Obsah
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.
