Tranzistor

Tranzistor je základní stavební kámen veškeré moderní elektroniky. Jeho schopnost ovládat tok elektrického proudu umožňuje vytvářet logická hradla, která jsou základem pro binární soustavu (0 a 1). Bez tranzistorů by neexistovaly počítače, chytré telefony ani internet.

Jak tranzistor funguje? (Analogie s vodovodem)

Nejlépe lze funkci tranzistoru pochopit na analogii s vodovodním kohoutkem:

1. **Kolektor (C) / Drain (D):** Přívod vody (proudu) pod tlakem.
2. **Emitor (E) / Source (S):** Místo, kudy voda (proud) vytéká ven.
3. **Báze (B) / Gate (G):** Kohoutek (ovládací prvek).

Pokud je kohoutek (Báze) zavřený, voda neprotéká (stav 0). Pokud na kohoutek zatlačíme malou silou (malý proud), otevře se a umožní protékat velkému množství vody mezi přívodem a vývodem (stav 1).

Dvě hlavní role tranzistoru

1. Spínač (Digitální elektronika)

V počítačích tranzistory fungují pouze ve dvou stavech: ZAPNUTO nebo VYPNUTO.

Miliony těchto spínačů se kombinují do tzv. logických hradel (AND, OR, XOR).

Tato hradla pak provádějí veškeré výpočty, které procesor dělá.

2. Zesilovač (Analogová elektronika)

Tranzistor dokáže vzít velmi slabý signál (např. z mikrofonu) a pomocí externího zdroje energie jej přeměnit na silný signál (pro reproduktor), přičemž zachová tvar vlny.

Typy tranzistorů

Existují stovky druhů, ale dva základní typy ovládly svět:

BJT (Bipolární tranzistor): Ovládaný elektrickým proudem. Dříve velmi rozšířený, dnes spíše v zesilovačích.

MOSFET (Field-Effect Transistor): Ovládaný elektrickým napětím. Tento typ je klíčový pro digitální čipy, protože spotřebovává energii pouze při přepínání, nikoliv když jen „stojí“.

Mooreův zákon a miniaturizace

V roce 1965 Gordon Moore předpověděl, že počet tranzistorů, které lze umístit na integrovaný obvod, se každé dva roky zdvojnásobí.

První procesor Intel 4004 (1971) měl 2 300 tranzistorů.

Moderní procesory (např. Apple M3 nebo NVIDIA H100) jich mají desítky až stovky miliard.

Dnešní tranzistory se vyrábějí pomocí 5nm nebo dokonce 3nm technologie (nanometr je miliardtina metru).

Proč jsou tranzistory v procesoru tak malé?

Čím menší tranzistor je:

1. **Vyšší rychlost:** Elektrony musí urazit kratší vzdálenost, takže se tranzistor přepne rychleji.
2. **Nižší spotřeba:** K přepnutí menšího tranzistoru stačí méně energie.
3. **Více funkcí:** Na stejnou plochu křemíku se vejde více jader procesoru a větší [[cpu_cache|Cache]].

Související pojmy: Binární soustava, Procesor (CPU), Integrovaný obvod, Polovodič, Mooreův zákon, Logické hradlo.