How transistors work - Gokul J. Krishnan

Traducător: Maria Minodora Corector: Cristina Nicolae

Modern computers are revolutionizing our lives,

Computerele moderne ne revoluționează viața,

performing tasks unimaginable only decades ago.

efectuând activități inimaginabile în urmă cu câteva zeci de ani.

This was made possible by a long series of innovations,

Acest lucru a devenit posibil în urma unor lungi serii de inovații,

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

dar există o invenție fundamentală pe care se bazează aproape totul:

the transistor.

tranzistorul.

Ce este acest dispozitiv și cum ajută computerele

So what is that,

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

să facă toate aceste lucruri extraordinare?

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

La bază, computerele sunt, după cum sugerează și numele,

machines that perform mathematical operations.

mașini care efectuează operații matematice.

The earliest computers were manual counting devices,

Primele computere erau dispozitive manuale pentru numărat,

like the abacus,

ca abacul,

while later ones used mechanical parts.

iar următoarele au început să fie compuse din părți mecanice.

What made them computers was having a way to represent numbers

Ceea ce le-a făcut să fie computere era modul de reprezentare a numerelor

and a system for manipulating them.

și sistemul de manipulare a acestora.

Computerele electronice funcționează în același mod,

Electronic computers work the same way,

but instead of physical arrangements,

dar în loc de aranjamente fizice,

the numbers are represented by electric voltages.

numerele sunt reprezentate de voltaje electrice.

Most such computers use a type of math called Boolean logic

Majoritatea acestor computere folosesc un principiu numit Logică booleană

that has only two possible values,

care are doar două valori posibile,

the logical conditions true and false,

condițiile logice adevărat și fals,

denoted by binary digits one and zero.

denotate în cifre binare de unu și zero.

They are represented by high and low voltages.

Acestea sunt reprezentate de voltaje ridicate și scăzute.

Equations are implemented via logic gate circuits

Ecuațiile sunt implementate prin circuite de tip poartă

that produce an output of one or zero

ce produc ieșiri de unu sau zero,

based on whether the inputs satisfy a certain logical statement.

bazate pe valoarea condiției de adevăr a unei declarații introduse.

These circuits perform three fundamental logical operations,

Aceste circuite efectuează trei operații logice fundamentale:

conjunction, disjunction, and negation.

conjuncție, disjuncție și negație.

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

Conjuncția funcționează ca o ”și poartă”, oferind o ieșire de voltaj ridicat,

only if it receives two high-voltage inputs,

doar dacă primește două intrări de voltaj ridicat,

and the other gates work by similar principles.

iar celelalte porți funcționează pe principii similare.

Circuits can be combined to perform complex operations,

Circuitele pot fi combinate să execute operații complexe,

like addition and subtraction.

cum ar fi adunarea sau scăderea,

And computer programs consist of instructions

iar programele computerizate sunt alcătuite din instrucțiuni

for electronically performing these operations.

pentru efectuarea electronică a acestor operații.

This kind of system needs a reliable and accurate method

Acest tip de sistem are nevoie de o metodă sigură și precisă

for controlling electric current.

pentru controlarea curentului electric.

Early electronic computers, like the ENIAC,

Primele computere electronice, ca ENIAC,

used a device called the vacuum tube.

foloseau un dispozitiv numit tub cu vid.

Its early form, the diode,

Prima sa formă, dioda,

consisted of two electrodes in an evacuated glass container.

era alcătuită din doi electrozi într-un container de sticlă vidat.

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

Aplicarea voltajului asupra catodului îl încălzește și eliberează electroni.

If the anode is at a slightly higher positive potential,

Dacă anodul este încărcat pozitiv,

the electrons are attracted to it,

electronii sunt atrași de el,

completing the circuit.

completând astfel circuitul.

This unidirectional current flow could be controlled

Acest flux unidirecțional de curent poate fi controlat

by varying the voltage to the cathode,

prin varierea voltajului catodului,

which makes it release more or less electrons.

care îl determină să elibereze mai mulți sau mai puțini electroni.

The next stage was the triode,

Următorul pas era trioda,

which uses a third electrode called the grid.

care folosește un al treilea electrod, numit grilă.

This is a wire screen between the cathode and anode

Aceasta este o sită metalică, aflată între catod și anod,

through which electrons could pass.

prin care pot trece electronii.

Varying its voltage makes it either repel

Modificarea voltajului îl face să respingă

or attract the electrons emitted by the cathode,

sau să atragă electronii emiși de catod,

thus, enabling fast current-switching.

activând, astfel, comutarea rapidă a curentului.

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

Abilitatea de amplificare a semnalelor a făcut trioda crucială pentru radio

and long distance communication.

și comunicarea la distanță.

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

În ciuda progreselor, tuburile cu vid erau nesigure și voluminoase.

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

Având 18.000 triode, ENIAC avea mărimea unui teren de tenis

and weighed 30 tons.

și cântărea 30 de tone.

Tubes failed every other day,

Tuburile se stricau tot la două zile,

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

și consuma într-o oră echivalentul electricității folosit de 15 case pe zi.

The solution was the transistor.

Soluția a fost tranzistorul.

Instead of electrodes, it uses a semiconductor,

În locul electrozilor, folosește un seminconductor,

like silicon treated with different elements

ca siliconul tratat cu diferite elemente

to create an electron-emitting N-type,

pentru a crea un tip N de emisie de electroni,

and an electron absorbing P-type.

și un tip P de absobție de electroni.

These are arranged in three alternating layers

Acestea sunt aranjate în trei straturi alternante

with a terminal at each.

fiecare având un terminal.

The emitter, the base, and the collector.

Emitorul, baza și colectorul.

In this typical NPN transistor,

În acest tranzistor NPN,

due to certain phenomena at the P-N interface,

din cauza anumitor fenomene la interfața P-N

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

se formează o zonă specială între emitor și bază, numită joncțiune P-N.

It only conducts electricity

Aceasta conduce electricitatea,

when a voltage exceeding a certain threshold is applied.

doar atunci când voltajul depășește un anumit prag.

Otherwise, it remains switched off.

În caz contrar, rămâne oprită.

In this way, small variations in the input voltage

Astfel, variații mici ale voltajului introdus

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

pot fi folosite pentru trecerea rapidă la ieșirea de curent ridicat și scăzut.

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

Avantajele tranzistorului sunt eficiența și mărimea,

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

fiind mai durabile și consumând mai puțină energie.

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

Un microcip de mărimea unei unghii depășește funcționalitatea lui ENIAC,

containing billions of transistors.

și conține miliarde de tranzistori.

At trillions of calculations per second,

Computerele de azi, par a face miracole,

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

făcând trilioane de operații pe secundă,

but underneath it all,

dar în spatele acestora,

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

fiecare operație este la fel de simplă ca apăsarea unui buton.