Как кристалл научился управлять током
Вакуумная лампа управляла электрическим током внутри стеклянной колбы: чтобы она работала, отдельный элемент нужно было нагревать, а электронам — проходить через вакуум. Транзистор выполняет похожую задачу иначе. Внутри твёрдого полупроводника небольшой электрический сигнал может управлять гораздо более сильным током — усиливать его или переключать между двумя состояниями.
Полупроводник, обычно кремний, проводят ток не так свободно, как металл, и не так плохо, как изолятор. Его свойства можно точно менять, добавляя ничтожные количества других веществ. На границе областей с разными свойствами возникают условия, позволяющие контролировать движение электрических зарядов. Так кристалл становится не просто проводником, а управляемым элементом схемы.
Почему это изменило размеры устройств
Транзистору не нужны раскалённый катод и вакуумная колба. Поэтому он потребляет меньше энергии, обычно выделяет меньше тепла и занимает гораздо меньше места. А маленькие элементы можно размещать рядом на одном полупроводниковом кристалле: так появились интегральные схемы — множество транзисторов и соединений, изготовленных как единое целое.
Уменьшение происходило не потому, что проводку буквально стали делать из отдельных атомов. Речь о всё более миниатюрных элементах и их деталях: современные структуры настолько малы, что их размеры сопоставимы с десятками атомных расстояний. Главное преимущество кристалла — не только компактность, но и возможность повторять миллиарды управляемых переключений в устройстве, которое не требует нагревать каждую лампу отдельно.
