How transistors work - Gokul J. Krishnan

Çeviri: Özgür Öktem Gözden geçirme: Sancak Gülgen

Modern computers are revolutionizing our lives,

Modern bilgisayarlar, yalnızca on yıllar önce hayal edilemeyen

performing tasks unimaginable only decades ago.

işlemleri gerçekleştirerek hayatlarımızı kökünden değiştiriyor.

This was made possible by a long series of innovations,

Bu, uzun bir dizi yenilik tarafından mümkün kılındı

fakat neredeyse diğer her şeyin bel bağladığı

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

kurucu niteliğinde bir buluş var:

the transistor.

Transistör.

Peki bu nedir

So what is that,

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

ve böyle bir cihaz bilgisayarların yapabildiği

tüm inanılmaz şeylere nasıl olanak sağlar?

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

Bütün bilgisayarlar özünde, adından da anlaşıldığı gibidir,

machines that perform mathematical operations.

matematiksel işlemler yapan makineler.

The earliest computers were manual counting devices,

İlk bilgisayarlar, sonrakilerin mekanik parçalar

like the abacus,

kullanmasının aksine, abaküs gibi

while later ones used mechanical parts.

el ile çalışan sayma aletleriydi.

What made them computers was having a way to represent numbers

Onları bilgisayar yapan, sayıları temsil etmek için bir yönteme

and a system for manipulating them.

ve onları değiştirmek için bir sisteme sahip olmalarıydı.

Elektronik bilgisayarlar da aynı şekilde çalışır

Electronic computers work the same way,

but instead of physical arrangements,

fakat fiziksel düzenlemeler yerine

the numbers are represented by electric voltages.

sayılar elektrik gerilimleri tarafından temsil edilir.

Most such computers use a type of math called Boolean logic

Çoğu bilgisayar, Boolean mantığı denilen bir matematik sınıfını kullanır,

that has only two possible values,

bu sınıf sadece iki muhtemel değere sahiptir,

the logical conditions true and false,

bu değerlerin mantıksal sonuçları doğru ve yanlıştır

denoted by binary digits one and zero.

ve bir ve sıfır ikili sayılarıyla gösterilirler.

They are represented by high and low voltages.

Yüksek ve alçak gerilimler tarafından temsil edilirler.

Equations are implemented via logic gate circuits

Denklemler, girdilerin belirli bir mantıksal duruma uyup

that produce an output of one or zero

uymamasına dayalı olarak, bir ve sıfır çıktısı veren

mantıksal geçit devreleriyle yapılır.

based on whether the inputs satisfy a certain logical statement.

Bu devreler, üç ana mantıksal işlem gerçekleştirir:

These circuits perform three fundamental logical operations,

conjunction, disjunction, and negation.

Birletim, ayırtım ve olumsuzlama.

Birletimin çalışma şekli, sadece iki yüksek gerilim girişi alırsa

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

only if it receives two high-voltage inputs,

yüksek gerilim çıkışı sağlayan bir "ve geçidi"dir

and the other gates work by similar principles.

ve diğer geçitler de benzer kurallarla çalışır.

Devreler, toplama ve çıkarma gibi

Circuits can be combined to perform complex operations,

like addition and subtraction.

karmaşık işlemleri gerçekleştirmek için birleştirilebilir.

And computer programs consist of instructions

Ve bilgisayar programları, bu işlemleri elektronik olarak

for electronically performing these operations.

gerçekleştirmek için yönergelerden oluşur.

This kind of system needs a reliable and accurate method

Bu tür sistem, elektrik akımını kontrol etmek için

güvenilir ve hatasız bir yönteme ihtiyaç duyar.

for controlling electric current.

Early electronic computers, like the ENIAC,

ENIAC gibi ilk elektronik bilgisayarlar

used a device called the vacuum tube.

vakum tüpü denilen bir cihaz kullanıyordu.

Its early form, the diode,

Diyot olan ilk hâli, vakumlanmış bir cam şişedeki

consisted of two electrodes in an evacuated glass container.

iki elektrottan oluşuyordu.

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

Eksi uca gerilim vermek onu ısıtır ve elektronları yayar.

If the anode is at a slightly higher positive potential,

Eğer artı uç, biraz daha yüksek pozitif bir gerilimdeyse,

the electrons are attracted to it,

elektronlar devreyi tamamlayarak

completing the circuit.

artı uca çekilir.

This unidirectional current flow could be controlled

Bu tek yönlü akım debisi, daha fazla veya daha az elektron

yayan eksi uca giden gerilimi değiştirerek

by varying the voltage to the cathode,

which makes it release more or less electrons.

kontrol edilebiliyordu.

The next stage was the triode,

Sonraki devre, şebeke denilen

which uses a third electrode called the grid.

üçüncü bir elektrot kullanan triyottu.

This is a wire screen between the cathode and anode

Bu, elektronların geçebildiği artı ve eksi uç

through which electrons could pass.

arasındaki bir tel eleği.

Varying its voltage makes it either repel

Gerilimini değiştirmek onu iter veya eksi uç tarafından

or attract the electrons emitted by the cathode,

yayılan ve böylece hızlı akım değişimini mümkün kılan

thus, enabling fast current-switching.

elektronları çeker.

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

Sinyalleri güçlendirme becerisi triyotu, radyo ve

şehirlerarası iletişim için de çok önemli hâle getirdi.

and long distance communication.

Ancak bu gelişmelere rağmen, vakum tüpleri güvenilmezdi ve

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

fazla yer işgal ediyordu.

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

18 bin triyotla birlikte, ENIAC neredeyse bir tenis sahası

and weighed 30 tons.

büyüklüğündeydi ve 30 ton ağırlığındaydı.

Tubes failed every other day,

Tüpler her geçen gün başarısızlıkla sonuçlandı ve bir saatte,

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

15 evin bir günde kullandığı kadar elektrik tüketiyordu.

The solution was the transistor.

Çözüm transistördü.

Instead of electrodes, it uses a semiconductor,

Elektrotların yerine, elektron yayan bir N-tipi ve elektron emen bir

like silicon treated with different elements

P-tipi oluşturmak için farklı elementlere sahip işlenmiş silikon

to create an electron-emitting N-type,

and an electron absorbing P-type.

gibi bir yarı iletken kullanır.

These are arranged in three alternating layers

Bunlar her birinde bir bağlantı ucu ile

with a terminal at each.

üç alternatif katmanda dizilir.

The emitter, the base, and the collector.

Yayıcı, kök ve toplayıcı.

In this typical NPN transistor,

Bu tipik NPN transistöründe,

due to certain phenomena at the P-N interface,

P-N arayüzündeki bazı olaylardan dolayı yayıcı ve kök arasında

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

P-N kesişim noktası denilen özel bir bölge oluşur.

It only conducts electricity

Sadece gerilim, uygulanan belirli bir eşiği

when a voltage exceeding a certain threshold is applied.

aştığında elektriği iletir.

Otherwise, it remains switched off.

Aksi takdirde, kapalı olarak kalır.

In this way, small variations in the input voltage

Bu şekilde, giriş gerilimindeki küçük değişimler,

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

yüksek ve alçak çıkışlı akımlar arasında

hızlıca değiştirmek için kullanılabilir.

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

Transistörün yararı, verimliliğinde ve küçüklüğünde saklıdır.

Çünkü ısınmaları gerekmez, daha dayanıklıdırlar ve daha az güç tüketirler.

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

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

ENIAC'ın işlevselliği, günümüzde milyarlarca transistörü olan

tırnak kadar bir mikroçiple geride bırakılabilir.

containing billions of transistors.

At trillions of calculations per second,

Saniyede trilyonlarca hesaplamayla

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

günümüz bilgisayarları mucizeler yaratıyor gibi görünebilirler,

but underneath it all,

fakat hepsinin altında,

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

her ayrı bir işlem hâlâ bir düğmeye basmak kadar basit.