3डी एनिमेशन स्पष्टीकरण: ट्रांजिस्टर के कार्य सिद्धांत को आखिरकार झटका लगा। सार

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2022-03-17 1335

1947 में, अमेरिकी भौतिकविदों शॉक्ले, बैडिन और ब्रैटन ने संयुक्त रूप से ट्रांजिस्टर का आविष्कार किया, जो तीन धुरी वाला एक अर्धचालक ठोस तत्व था।

चूँकि ट्रांजिस्टर में कम बिजली की खपत, छोटे आकार, अपेक्षाकृत सस्ती कीमत और लचीले कनेक्शन मोड की विशेषताएं होती हैं, ट्रांजिस्टर के आगमन के बाद, कई कार्य जो पहले महसूस नहीं किए जा सकते थे, उन्हें इलेक्ट्रॉनिक सर्किट, विशेष रूप से पल्स सर्किट और डिजिटल सर्किट में महसूस किया गया है। चलो एक नज़र मारें। निम्नलिखित वीडियो सहज और संपूर्ण है, और यह लोकप्रिय विज्ञान सीखने के लिए एक उत्कृष्ट कार्य है। मेरा सुझाव है कि आप (अनुवाद के साथ) एक बार देख लें!(वीडियो स्रोत: TEDED, अनुवाद: @turboxiaozhou)

निम्नलिखित एनीमेशन लर्नइंजीनियरिंग द्वारा बनाया गया है। वीडियो में, हम ट्रांजिस्टर के कार्य सिद्धांत को सहजता से सीख सकते हैं। ट्रांजिस्टर में तीन ध्रुव होते हैं; द्विध्रुवी ट्रांजिस्टर के तीन ध्रुव क्रमशः एन-प्रकार और पी-प्रकार के एमिटर, बेस और कलेक्टर से बने होते हैं; क्षेत्र प्रभाव ट्रांजिस्टर के तीन ध्रुव स्रोत, गेट और ड्रेन हैं।
ट्रांजिस्टर में मुख्य रूप से MOSFET, IGBT, बाइपोलर ट्रांजिस्टर बाइपोलर (जिसे ट्रायोड भी कहा जाता है) आदि शामिल हैं। इन तीनों ट्रांजिस्टरों के बाजार प्रतिस्पर्धा पैटर्न के संदर्भ में, ट्रायोड्स का बाजार अपेक्षाकृत बिखरा हुआ है। कम कीमत के कारण, मूल्य-संवेदनशील और प्रेरणिक भार-संचालित जैसे कुछ अनुप्रयोगों में अभी भी कुछ मांग है। हालाँकि, ट्रायोड्स की उच्च बिजली खपत और अन्य समस्याओं के कारण, ऊर्जा संरक्षण और उत्सर्जन में कमी के वैश्विक परिवेश में, इसका बाजार पैमाना घट रहा है और इसकी जगह MOSFET ले रहा है।

चिप क्रॉस सेक्शन

ट्रांजिस्टर इलेक्ट्रॉनिक परिपथ का मुख्य घटक है। मुख्यधारा के ट्रांजिस्टरों में MOSFET और IGBT शामिल हैं। MOSFET में सरल चालन, अच्छी उच्च-आवृत्ति विशेषताएँ और द्विदिश चालकता की विशेषताएँ होती हैं। इसका उपयोग मुख्य रूप से उच्च-आवृत्ति और कम-शक्ति वाले कार्य वातावरण में किया जाता है, और उपभोक्ता इलेक्ट्रॉनिक्स, संचार, औद्योगिक नियंत्रण और ऑटोमोटिव इलेक्ट्रॉनिक्स के क्षेत्रों में इसका व्यापक रूप से उपयोग किया जाता है। आईजीबीटी में उच्च स्विचिंग आवृत्ति, उच्च वोल्टेज प्रतिरोध और परिवर्तनशील वोल्टेज जैसी विशेषताएं हैं। यह मुख्य रूप से कम आवृत्ति और उच्च शक्ति वाले कार्य वातावरण के लिए उपयुक्त है, और इसका व्यापक रूप से इन्वर्टर, आवृत्ति कनवर्टर, पावर स्विच और अन्य क्षेत्रों में उपयोग किया जाता है। इसे इलेक्ट्रॉनिक उद्योग का "सीपीयू" कहा जाता है।

चिप में 10 बिलियन से अधिक ट्रांजिस्टर हो सकते हैं। इतने सारे ट्रांजिस्टर कैसे मौजूद हो सकते हैं? जब चिप को लगातार बड़ा किया जाता है, तो हम एक चमत्कार देखते हैं: यह एक टॉप-डाउन व्यू एसईएम फोटो है, जो सीपीयू के अंदर स्तरित संरचना को स्पष्ट रूप से देख सकता है। लाइन की चौड़ाई जितनी कम होगी, वह उतनी ही संकरी होगी और डिवाइस परत के उतना ही करीब होगी।

यह सीपीयू का क्रॉस-सेक्शनल दृश्य है। आप स्तरित सीपीयू संरचना को स्पष्ट रूप से देख सकते हैं। चिप को एक श्रेणीबद्ध तरीके से व्यवस्थित किया गया है। इस सीपीयू में लगभग 10 परतें होती हैं। सबसे निचली परत डिवाइस परत है, जो MOSFET ट्रांजिस्टर है।

जब चिप में मॉस ट्यूब को बड़ा किया जाता है, तो "प्लेटफ़ॉर्म" जैसी त्रि-आयामी संरचना देखी जा सकती है, और ट्रांजिस्टर में कोई अधिष्ठापन, प्रतिरोध और अन्य उपकरण नहीं होते हैं जो गर्मी उत्पन्न करना आसान होते हैं। शीर्ष परत एक कम-प्रतिरोध इलेक्ट्रोड है, जिसे एक इन्सुलेटर द्वारा निचले प्लेटफ़ॉर्म से अलग किया जाता है। आम तौर पर, पी-टाइप या एन-टाइप पॉलीसिलिकॉन का उपयोग गेट के कच्चे माल के रूप में किया जाता है, और निचला इन्सुलेटर सिलिकॉन डाइऑक्साइड होता है।

प्लेटफ़ॉर्म के दोनों किनारे अशुद्धियाँ जोड़कर स्रोत और नाली हैं, और उनकी स्थिति को आपस में बदला जा सकता है। उनके बीच की दूरी चैनल है, जो चिप की विशेषताओं को निर्धारित करती है।

सेरेब्रस सिस्टम्स से 2.6 ट्रिलियन ट्रांजिस्टर वाली चिप

बेशक, चिप में ट्रांजिस्टर न केवल मॉस ट्रांजिस्टर हैं, बल्कि ट्राई-गेट ट्रांजिस्टर भी हैं। ट्रांजिस्टर स्थापित नहीं होते हैं, लेकिन चिप के निर्माण के समय नक्काशीदार होते हैं।

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