А вы знаете как работает транзистор? В какой-то мере наша жизнь зависит от них. При упоминании транзисторов люди первым делом вспоминают радио. Они, конечно, правы, но всё намного серьёзнее.

Транзисторы изобрели в 1947 году и радио стало первым прибором, доступным широким массам, в котором применили эту новую технологию. Благодаря транзисторам размер приёмников удалось уменьшить, повысив при этом качество их работы. Но, пожалуй, самым важным событием для нас, которым мы обязаны транзисторам, стала революция в сфере микрокомпьютеров, а с ней и появление интернета, телевидения, мобильных телефонов, навороченных стиральных и посудомоечных машин, калькуляторов, спутников, проекторов и так далее.

В основе транзистора лежит полупроводник, обычно кремний, с некоторыми примесями, позволяющими аккуратно изменять его электрические свойства. Из таких n- и p-полупроводников составляются особые конфигурации, позволяющие достичь необходимого результата. Например, сделать маленький переключатель, как в случае с нашим транзистором. Эти переключатели затем соединяют вместе, и с их помощью производят вычисления, хранят информацию и, в общем-то, делают любой электроприбор «умным».

Перевод: Дмитрий Демидов
Редактура: Алексей Малов, Егор Жмак, Александр Рыжов
Озвучка: Виктор Сандаков
Монтаж: Юрий Хомяков
Обложка: Павел Петерсон

Источник 

Разрешение на публикацию 

Скрытый текст
В этом телефоне почти сто миллионов транзисторов. А в ноутбуке более миллиарда. Транзисторы есть практически в любом электроприборе, что мы используем: телевизоре, радио, тамагочи. Но как они работают? 
Основной принцип, по сути, весьма прост. Транзистор действует как переключатель и контролирует подачу электричества. Он может быть выключен, это состояние называется ноль, или он может быть включен, это — единица. Сегодня так обрабатывается и хранится вся информация — нули и единицы, фрагменты электрического тока. В отличие от переключателя у транзистора нет движущихся частей. 
И он не требует участия человека. Он может включаться и выключаться куда быстрее, чем я могу щелкать переключателем. И наконец, самое важное — он невероятно мал. Это все благодаря чуду полупроводников… или лучше сказать науке полупроводников. Чистый кремний — это полупроводник, что значит, он проводит ток лучше чем диэлектрик, но не так хорошо как металл. Все это потому, что у атома кремния четыре электрона на внешней, или валентной орбите. Это
позволяет ему формировать связи с его четырьмя ближайшими соседями,
Привет сосед!
Клевый день
Чо когоооо?!
В итоге он формирует четырехгранный кристалл. Но, так как все электроны застряли в связях, лишь некоторым из них хватает энергии, чтобы высвободиться и начать двигаться через кристаллическую решетку.
Именно небольшое количество движущихся зарядов и делает кремний полупроводником. Все это было бы не так полезно, если бы не легирование, такой своеобразный “допинг”.
Принцип примерно такой же: вы вводите чужеродную субстанцию для повышения производительности. Почти одно и то же, только на атомном уровне.
Существуют примеси двух видов: эн-тип и пэ-тип. Для полупроводника эн-типа, вам нужно взять чистый кремний и добавить немного вещества с пятью валентными электронами, вроде фосфора.
Фосфор очень похож на кремний,  и поэтому он может поместиться в решетку, но он приносит с собой еще один электрон. А  значит, в полупроводнике теперь больше подвижных зарядов и он проводит ток лучше.
При легировании пэ-типа, в решетку добавляется элемент лишь с тремя валентными электронами. Например, бор. И это создает дырку — место, где должен быть электрон, но его там нет. Это все равно увеличивает проводимость так как электроны могут заполнять эти дырки. 
Несмотря на то, что двигаются именно электроны, принято говорить, что двигаются дырки, ведь их намного меньше. Так как дырка — это отсутствие электрона, она выполняет роль положительного заряда.
Именно поэтому проводники пэ-типа так называются. “Пэ” означает положительный. Токопроводимость обеспечивается за счет положительного заряда.
Многие думают, что проводники эн-типа отрицательно заряжены, а проводники пэ-типа — положительно, но это неправда; они все заряжены нейтрально. У них внутри одинаковое количество электронов и  протонов. 
Эн и пэ лишь означают знак заряда, который в них движется. Так что в эн-типе двигаются отрицательные электроны, а в пэ-типе положительные дырки. Но они оба нейтральны!
Транзисторы делаются из полупроводников эн-типа и пэ-типа. Самая популярная конфигурация имеет  эн на концах и пэ посередине. Как в переключателе, на концах транзистора находятся электрические контакты, один называют «исток» а второй «сток». Но вместо металлического ключа здесь есть третий электрический элемент, — затвор, который изолирован от полупроводника оксидной пленкой.
В транзисторе, эн- и пэ-полупроводники не изолированы друг от друга. И на самом деле электроны диффундируют из эн-типа, где их много, в пэ-тип, заполняя дырки.
Таким образом, получается обеднённый слой. Чем же он обеднён? Свободными зарядами. Свободных электронов в эн-типе больше нет. Почему? Потому что они заполнили дырки в пэ-типе. Из-за дополнительных электронов, пэ-тип становится отрицательным. Теперь пэ-тип отталкивает все электроны, которые будут пытаться выйти из эн-типа. Поэтому обеднённый слой действует как барьер, не допуская поток электрического тока через транзистор.
Так что пока транзистор выключен, он как разомкнутый ключ, он в нулевом состоянии.
Для включения, на затворе необходимо создать небольшое положительное напряжение, которое притянет электроны из эн-типа сквозь обедненный слой. 
По сути, это уменьшит слой и электроны могут начать двигаться, образуя проводящий канал. Теперь транзистор включен, он в состоянии единицы. 
И это удивительно, потому что просто используя свойства кристаллов мы смогли создать переключатель, без движущихся частей, который можно быстро включать и выключать подачей напряжения и самое важное, сделать его крошечным. 
Сегодня ширина транзисторов всего двадцать два нанометра, то есть они состоят из примерно… пятидесяти атомов. 
Но следуя закону Мура, они должны становиться все меньше и меньше. Закон Мура гласит, что каждые два года число транзисторов на чипе должно удваиваться. Но этому есть предел: при сближении контактов друг к другу начинают проявляться квантовые эффекты и электроны смогут туннелировать напрямую с одного контакта на другой, так, что невозможно будет сделать достаточно мощный барьер, чтобы остановить перетекание заряда. Это станет реальной проблемой для будущего транзисторов, но мы столкнемся с ней лишь…. лет через десять. А до тех пор, транзисторы, в привычном нам виде, будут становится все лучше.