How transistors work - Gokul J. Krishnan

Translator: Pieter Stephanus Reviewer: Ade Indarta

Modern computers are revolutionizing our lives,

Komputer modern sangat mengubah kehidupan kita,

performing tasks unimaginable only decades ago.

melakukan tugas yang tak terbayangkan beberapa dekade yang lalu.

This was made possible by a long series of innovations,

Perubahan ini dapat terwujud setelah melalui serangkaian inovasi,

but there's one foundational invention that almost everything else relies upon:

namun ada satu penemuan dasar yang menjadi tumpuan inovasi lainnya:

the transistor.

Transistor

So what is that,

Benda apa ini,

and how does such a device enable all the amazing things computers can do?

dan bagaimana bisa membantu komputer melakukan banyak hal yang menakjubkan?

Well, at their core, all computers are just what the name implies,

Pada intinya, semua komputer sama seperti namanya,

machines that perform mathematical operations.

mesin yang melakukan komputasi operasi matematis.

The earliest computers were manual counting devices,

Perintis komputer dahulunya adalah alat hitung manual,

like the abacus,

seperti swipoa,

while later ones used mechanical parts.

sementara penerusnya menggunakan bagian mekanis.

What made them computers was having a way to represent numbers

Apa yang menjadikannya komputer adalah memiliki cara menyatakan angka,

and a system for manipulating them.

dan sebuah sistem manipulasi angka.

Electronic computers work the same way,

Komputer elektronik bekerja dengan cara yang sama,

but instead of physical arrangements,

tapi alih-alih penataan fisik

the numbers are represented by electric voltages.

angka dinyatakan dengan tegangan listrik.

Most such computers use a type of math called Boolean logic

Kebanyakan komputer ini menggunakan perhitungan bernama logika Boolean

that has only two possible values,

yang hanya memiliki dua nilai kemungkinan,

the logical conditions true and false,

kondisi logis benar dan salah,

denoted by binary digits one and zero.

dilambangkan angka biner satu dan nol.

They are represented by high and low voltages.

Nilai diwakilkan dengan tegangan tinggi dan rendah.

Equations are implemented via logic gate circuits

Persamaan diterapkan melalui sirkuit gerbang logika

that produce an output of one or zero

yang menghasilkan keluaran satu atau nol

based on whether the inputs satisfy a certain logical statement.

berdasar masukan apapun yang memenuhi pernyataan logika tertentu.

These circuits perform three fundamental logical operations,

Sirkuit-sirkuit ini melaksanakan tiga operasi logika dasar,

conjunction, disjunction, and negation.

konjungsi, disjungsi, dan negasi.

The way conjunction works is an "and gate" provides a high-voltage output

Konjungsi adalah sebuah gerbang "AND" yang menyediakan luaran tegangan tinggi

only if it receives two high-voltage inputs,

hanya jika gerbang itu menerima dua masukan tegangan tinggi,

and the other gates work by similar principles.

dan gerbang lainnya bekerja dengan prinsip serupa.

Circuits can be combined to perform complex operations,

Sirkuit-sirkuit dapat dikombinasikan untuk melakukan operasi majemuk,

like addition and subtraction.

seperti penambahan dan pengurangan.

And computer programs consist of instructions

Program-program komputer berisi perintah-perintah

for electronically performing these operations.

untuk melaksanakan operasi-operasi secara elektronis.

This kind of system needs a reliable and accurate method

Sistem semacam ini membutuhkan metode yang handal dan akurat

for controlling electric current.

untuk mengendalikan arus listrik.

Early electronic computers, like the ENIAC,

Komputer-komputer elektronik pendahulu seperti ENIAC,

used a device called the vacuum tube.

menggunakan alat yang disebut tabung vakum

Its early form, the diode,

Bentuk awalnya, menggunakan diode,

consisted of two electrodes in an evacuated glass container.

berisi dua elektrode dalam sebuah wadah kaca.

Applying a voltage to the cathode makes it heat up and release electrons.

Memberikan tegangan pada katode membuatnya panas dan melepaskan elektron.

If the anode is at a slightly higher positive potential,

Jika anode sedikit lebih positif daripada katode,

the electrons are attracted to it,

elektron akan tertarik menuju anode,

completing the circuit.

menjadikannya sebuah sirkuit.

This unidirectional current flow could be controlled

Aliran arus searah ini dapat dikendalikan

by varying the voltage to the cathode,

dengan memberi variasi tegangan menuju katode

which makes it release more or less electrons.

yang membuatnya melepaskan lebih banyak atau sedikit elektron.

The next stage was the triode,

Tahap berikutnya adalah triode,

which uses a third electrode called the grid.

yang menggunakan elektrode ketiga bernama "grid".

This is a wire screen between the cathode and anode

Grid adalah sekat kawat antara katode dan anode

through which electrons could pass.

di mana elektron dapat mengalir.

Varying its voltage makes it either repel

Memvariasikan tegangan Grid membuat elektron menjauh

or attract the electrons emitted by the cathode,

atau menarik elektron yang dipancarkan katode,

thus, enabling fast current-switching.

sehingga, memungkinkan pengsaklaran arus yang cepat.

The ability to amplify signals also made the triode crucial for radio

Kemampuan amplifikasi sinyal membuat triode penting untuk komunikasi radio

and long distance communication.

dan komunikasi jarak jauh.

But despite these advancements, vacuum tubes were unreliable and bulky.

Terlepas dari kemajuan ini, tabung vakum tidak dapat diandalkan dan terlalu besar.

With 18,000 triodes, ENIAC was nearly the size of a tennis court

Dengan 18.000 triode, ENIAC dahulunya berukuran seluas lapangan tenis

and weighed 30 tons.

dan berbobot 30 ton.

Tubes failed every other day,

Tabung kaca sewaktu-waktu mudah rusak

and in one hour, it consumed the amount of electricity used by 15 homes in a day.

dan dalam 1 jam, menghabiskan daya listrik yang diperlukan 15 rumah dalam sehari.

The solution was the transistor.

Solusinya adalah transistor.

Instead of electrodes, it uses a semiconductor,

Alih-alih elektrode, transistor menggunakan semikonduktor,

like silicon treated with different elements

berbahan seperti silikon, dipadu dengan unsur lain

to create an electron-emitting N-type,

untuk membuat sebuah pemancar elektron berjenis N,

and an electron absorbing P-type.

dan sebuah penyerap elektron berjenis P.

These are arranged in three alternating layers

Semikonduktor ditata dalam tiga lapisan alternatif

with a terminal at each.

dengan 1 terminal pada setiap lapisan.

The emitter, the base, and the collector.

Emitter, Base, dan Collector.

In this typical NPN transistor,

Ini adalah transistor NPN pada umumnya,

due to certain phenomena at the P-N interface,

dikarenakan fenomena khusus pada antarmuka P-N,

a special region called a P-N junction forms between the emitter and base.

sebuah area disebut persimpangan P-N terbentuk di antara Emitter dan Base.

It only conducts electricity

Area ini hanya menghantarkan listrik

when a voltage exceeding a certain threshold is applied.

ketika diberi tegangan melebihi ambang batas tertentu.

Otherwise, it remains switched off.

Selain itu, area ini menghambat aliran listrik.

In this way, small variations in the input voltage

Dengan cara ini, sedikit variasi pada tegangan masukan

can be used to quickly switch between high and low-output currents.

dapat digunakan secepatnya mengsaklarkan antara luaran arus tinggi dan rendah.

The advantage of the transistor lies in its efficiency and compactness.

Kelebihan transistor yaitu pada efisiensi dan ukurannya.

Because they don't require heating, they're more durable and use less power.

Karena tidak perlu pemanasan, membuatnya lebih awet dan hemat listrik.

ENIAC's functionality can now be surpassed by a single fingernail-sized microchip

Fungsi ENIAC kini telah diungguli oleh microchip seukuran kuku jari

containing billions of transistors.

berisi milyaran transistor.

At trillions of calculations per second,

Dengan trilyunan kalkulasi per detik,

today's computers may seem like they're performing miracles,

komputer masa kini seolah membuat keajaiban,

but underneath it all,

namun di balik itu semua,

each individual operation is still as simple as the flick of a switch.

setiap operasi individual masih menggunakan pengsaklaran sederhana.