Dünyamızda teknolojinin ve bilimin ulaştığı noktayı bilişim çağı, bilgisayar çağı gibi isimlerle adlandırıyoruz. Kimse mini minnacık elektronik devre elemanlarından bahsetmiyor, Transistör çok da umursanmıyor…
Oysa cebimize kadar giren bilgisayarların yapılmasını sağlayan, nanoteknolojinin temellerinin atılmasına neden olan, robotların çiplerinde, işlemcilerinde milyarlarca bulunan bir mucize var ki onu anmak ve hatırlamak, bilmek gerekiyor…
Eskiden annelerimiz, babalarımızın bildikleri lambalı radyolar vardı? Çalışması için öncelikle içindeki lambanın ısınması gerekiyordu. Açma tuşunu çevirirdiniz ve siz işinize gücünüze bakarken birden çalışırdı…
Nostalji açısından harika cihazlar tabi ama kullanılan devre elemanı olan lambalar çok büyük olduğundan, çok ısınıp hızlı arıza yaptığından ve fazla elektrik harcaması neticesinde arayışlar çağımızın en önemli buluşu olan Nobel ödül sahibi bir devre elemanına dönüştü! Transistörler…
Transistör yan yana birleştirilmiş iki PN diyodundan oluşan, girişine uygulanan sinyali yükselterek akım ve gerilim kazancı sağlayan, gerektiğinde anahtarlama elemanı olarak kullanılan yarı iletken bir devre elemanıdır.
Transistör kelimesi transfer ve rezistans kelimelerinin birleşiminden doğmuştur. John R. Pierce tarafından belirlenen isim geçişli direnç anlamı taşımaktadır. Az çok en önemli elektronik devre elemanlarını hepimiz biliriz.
Direnç-Diyot-Kondansatör-Entegre-Transistör
İşte transistörün buradaki görevi biz istediğimiz zaman direnç göstermesi istemediğimiz zaman göstermemesi oluyor. Yani en basit anlamıyla bir anahtara basıp açmak ya da kapamak gibi. Ama tabi bunu elektrik sinyalleri ile yapıyoruz. Şimdi bunun ne gibi bir önemi var denilebilir… Bu size kullanmayı bilirseniz muhteşem bir şey oluşturuyor.
Mesela transistörlerin 3 adet bacağı bulunur. Transistörün üç bacağından ikisi elektriğin geldiği ve gittiği uçlar. Üçüncü bacak ise bu akımın geçip geçmeyeceğini belirleyen kısım. Bu üçüncü bacağa çok düşük bir akım verildiğinde diğer iki bacak arasından daha büyük bir akımın geçmesi sağlanıyor.
Ve bu en basit haliyle akım geçerse 1 geçmezse 0 demek oluyor… Evet bilgisayar biliminin mantığı 1’ler ve 0’lar! Mesela yine basit düşünerek BABA kelimesini yazalım B, 1 olsun A da 0… Bir devrede elektrik akımı/voltajı oluşursa ona 1, oluşmazsa 0 diyelim. Aç/kapa, aç/kapa yaptığımızda işte 1-0-1-0 oluşacağından B-A-B-A yazmış olacaksınız’ 😀
İşte bunu yani voltajı aç/kapa işini bir saniyede 1 milyar kere yapmaya –bilgisayarlarda da hızı anlatmak için kullandığımız- Gigahertz diyoruz.
Ama en önemlisi birden fazla transistör kullandığımızda artık mantıksal işlemleri yapabiliyoruz. Transistörün asıl olayına giriyoruz…
Transistörün birinci ve ikinci bacakları arasında akımın geçmesi için üçüncü bacağa küçük bir akım verilmesi gerekiyor… Peki ya bu üçüncü bacağın önüne de bir başka transistör eklersek ne olur? Böylece 1 no.lu transistörümüzden elektrik geçip geçmeyeceğine 2 no.lu transistör karar veriyor olacaktır.
Yani ikinci transistörün üçüncü bacağına elektrik verirsek önce 2 no.lu transistörden elektrik geçer, bu da 1 no.lu transistörden elektrik geçmesini sağlar. Ya da yan yana bağlanmış iki transistörden akım geçebilmesi için her iki transistörün üçüncü bacağına da elektrik vermiş olmak gerekiyor.
İşte birden çok transistörü belirli şekillerde yerleştirirsek, belirli mantıksal işlemlerin sonuçlarını elektrik akımı olarak alabiliyoruz. Yani işlem yapabiliyoruz! Mantıksal işlemler elektriksel ortama taşınmış oluyor. Bu yol bizi bilgisayara ulaştırıyor. Milyonlarca transistör kullanılarak kurulan devrelerle son derece karmaşık işlemler çok düşük enerji kullanılarak gerçekleştirilebiliyor. Şu an kullandığımız bütün mikroişlemciler bu mantıkla çalışır yani transistörler sayesinde!
Daha önceleri Edison’un iki elektrotlu lambasına 1906 yılında ABD’li mucit L. de Forest, bir elektrot daha takması ve akımı kontrol etmesi sayesinde voltajı değiştiriyordu. Metal levhaya bağlı bir direnç sayesinde, gelen radyo
sinyalleri yükseltilmiş oluyordu. Bu tür lambalara veya vakum tüplerine üç elektrotlu olmaları nedeniyle triyot denildi.
Termiyonik triyot (diğer ismiyle lamba ya da vakum tüpü), 1907 sayesinde radyo ve telefon gibi icatların yapılması sağlandı. Önceleri kullanılan lambalar diyodların temelini oluştururken, triyotlar da transistörlerin temelini oluşturarak elektronikte devrim yaratmışlardır!
1940’larda bir odayı kaplayan ilk bilgisayarda 18.000 adet lamba kullanılmıştır! 18.000 lamba ile mantıksal işlemler yapılmaya çalışılmıştır.
1947’ye gelindiğinde ise elektronikte ikinci devrim oluyordu. Bell Araştırma Laboratuvarları’nda, William Shockley başkanlığında John Bardeen ve Walter Brattain‘den oluşan ekip tarafından transistörün icadı gerçekleştirilmiştir!
Transistörün ilk olarak ticari bir üründe kullanımı ise “Sonotone 1010” isimli bir işitme cihazı sayesinde gerçekleşti. Ancak bu cihazın üretimi ise transistörün icadından 5 yıl sonra oldu.
Tüketiciye sunulan ilk transistörlü radyo olan Regency TR-1, Texas Instruments ve Industrial Development Engineering Associates, I.D.E.A. isimli şirket tarafından üretilmiş ve 1954 yılında piyasaya sunulmuştur.
1958 yılında Jack Kilby, transistör kullanarak aşağıdaki ilk entegre devresini oluşturdu!
Bu ekip yarı iletkenler üzerine yaptıkları çalışmalar ve transistörün icadı ile 1956 yılında Nobel Fizik Ödülü ‘nü almaya hak kazanmışlardır! Nobel’i alan aslında transistörün ta kendisidir yani…
Art arda bir arada kullanılmaları sayesinde işlem yapma, mantıksal gerektiren problemleri çözme gücü gösteren transistörler ilk başlarda çok büyük olmalarına rağmen günümüzde nm boyutlarına kadar ufaltılmış milyonlarcası entegrelere ve mikro çiplere kadar sığdırılmıştır. 10nm hatta 7 nanometrelere kadar düşmüş durumda boyutları.
Şöyle söyleyecek olursak daha açıklayıcı olacak; 1 nanometre, birkaç atom kalınlığı demek! Yani neredeyse 3-5 atom boyutunda transistörlerimiz var artık! Tabi fiziğin sınırları da var daha da ufalabilecek mi göreceğiz…
Bunu Moor Yasası‘yla açıklıyoruz! İntel’in kurucularından Gordon Moor’un ortaya attığı durum. Transistörlerin boyutunun yaklaşık 2 yılda bir, yarıya küçüleceğini; bir diğer deyişle bir mikroçip devresindeki transistör sayısının 2 yılın sonunda ikiye katlanacağına öngörüyor.
Şöyle örnekleyelim, 90’ların sonundaki Intel’in Pentium II işlemcisi 350 nanometrelik 7,5 Milyon tane transistörden oluşuyorken; 2008’de Intel Core i7’nin 731 Milyon tane 45nm’lik transistörü vardı. Yani 10 yılda, bilgisayar mikroçipinin içindeki transistör sayısı yaklaşık 10 katına çıkıp, büyüklüğü 8 kat azalmış!
Daha da devam edelim! Eylül 2016 itibariyle, iPhone 7’nin kullandığı Apple A10 işlemcisinin, 3.3 Milyar tane 16nm’lik transistörleri var.
1971 yılında hazırlanan ve 2300 transistör barındıran ilk Intel işlemci 740 bin Hz hızında çalışıyordu! Bu işlemcinin ana kartta kapladığı alan 12 mm². 1972 yılında çıkan Intel 8008 işlemcide 3500 transistör vardı. Günümüzde cep telefonlarımız bilgisayarlarımız milyarlarca transistör içeren işlemciler kullanıyorlar.
İlk mikro işlemci olan Intel 4004’de 16 bacak varken, Intel’in Pentium 4 işlemci de 775 ayak bulunuyor.
Şu an uçaklarda, arabalarda, bilgisayarlarda, denizaltılarda, roketlerde, uzay araçlarımızda her şeyde minnacık milyarlarca transistör kullanılırken, Apollo 11’i kontrol eden bilgisayar 0.043 MHz hıza sahipti.
Intel’in başkan yardımcısı Mooly Eden, yakın zamanda 2026 yılına doğru içinde insan beynindeki nöron sayısıyla eşit miktarda transistör barındıran işlemciler üretebileceklerini belirtti…
Şimdilik tarihteki ilk transistöre bakıp yazımızı sonlandıralım…
