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一秒開關幾十億次還不會壞?一起看看什麼是電晶體
2026/08/19 11:42
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手機和筆電最深處的晶片裡面其實沒有齒輪,裡面是密密麻麻、擠了幾百億個超小顆的微小開關,就是大家常常聽到的——電晶體(Transistor)


為什麼說它是「無實體開關」?

平常我們在房間開燈,或按延長線那個紅紅的開關,原理都超直覺,手按下去,裡面的鐵片碰在一起,過電了燈就亮;再給它按一下,鐵片彈開斷電,燈就滅掉


但這種傳統的開關有兩個缺點,1.它一定要有「動作」,不是手去按就是要有彈簧在那邊;2.它動作其實很慢而且容易壞,按久了那個金屬片一定彈性疲乏直接卡死,電晶體厲害就厲害在,它裡面沒有任何會動的零件!


它根本不需去按,而是直接「用電去控制電」,只要在控制端給它一點點微弱的電壓,內部的半導體就會瞬間打通一條路讓電流衝過去;電壓一拿掉,這條路會馬上封閉,中間完全沒有任何實體的物理摩擦,所以一秒鐘可以開關幾十億次(對!!就是我們常在講的幾 GHz 那種等級),而且永遠不會有零件磨損的問題!!!


電晶體到底怎麼動的?

其實就像「電子的水龍頭」,想像成家裡的水龍頭:


進水地方(源極 Source): 電子排隊進來的入口


出水地方(汲極 Drain): 電子流出去的出口


水龍頭把手(閘極 Gate): 控制開關


平常水龍頭關緊緊的,水(電流)過不去,只要稍微給它一點點電壓,就像伸手把水龍頭轉開一樣,裡面的通道就會被電場給吸開,電子就嘩啦啦直接流過去;電壓一放掉,水龍頭就又會馬上自動鎖死


只會開跟關,這樣要怎麼變成「電腦大腦」?


這個關鍵就是我們常聽到的二進位啦~


開(通電) 算它是 1


關(斷電) 算它是 0


工程師只要把幾個開關隨便接一接,就可以玩出很多邏輯了:


「兩個開關都要打開,電才過得去」 ➜ 這就是 AND(且)


「只要隨便一個打開,電就過得去」 ➜ 這就是 OR(或)


「開的變關的、關的變開的」 ➜ 這就是 NOT(反向)


把這些基礎的開關邏輯兜在一起,就可以做出會算加減乘除的電路!然後再想辦法把幾百億個這種微型水龍頭,全部硬塞進一塊指甲大小的晶片裡面,這顆晶片就可以拿來變成我們現在天天在用的超猛CPU跟GPU了喔!

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