Katalog

ELEKTRONİK ODAK stör, mikrop arına indi trenin onda birl (m/106) !e, küçülmenin sınırlarına sce atomlar var. Ama lemler de eklenince transistör saytsı daha da artar. Sorunun temeli budur. Radyo lambaları ve transistörler, zayıf akımın değişkilerini kuvvetli akımın değişkilerine donüştürürler; bu yükseltici etkiye, akımın yalnızca tek yönde geçmesine izin vererek dedektör etkiyi eklerler Tüm hesap makineleri "sıfırbir" prosesüne göre çalışır, çünkü tüm sayılar yalnızca sıfırlar ve birlerle yazılabilir ve bu sayılarla yapılan işlemler sonuçta sıfırlar ve birler verir. Bu prosesüs, basit kurallara bağlıdır. 1641 yılında Pascalın bulduğu hesap makinesi ve bunun üstüne gerçekieştirilen gelişmeler bu kuralların temeiıni oluşturur. Sonraları, elte çalışan hesap makinesinin yerini, çarkların maniveiayla döndürülmesini ortadan kaldırarak elektrik motoru ve elektromıknatıslardan yararlanan elektromekanik hesap makinesi almıştır. Transıstörün bulunmasıyla ise, 1 km/s olan mekanik hızdan, 100000 kere daha büyük olan elektriksel hıza geçilmiştir. Akım, iletken telde çok hızlı ilerlerken, yarı iletkende doğal olarak daha yavaştır. Üstelik, bu tellerin ve bağlantı yerlerinin milyarlar ve milyarlarca ğu hızla bine, sonra on bine ulaştı. Diğer bir deyişle, kenarları 1 cm. olan kare biçimindeki bir silisyum plakanın üstüne, onlarca metreküp hacimli ilk elektronik bilgisayarların radyo lambalarının sayısı kadar (1000015000 arası) transistör, diot ve kondansatör konulabiliyordu. "Chip" olarak adlandınlan bu küçük kareler bugün santimetre karede 30000 50000 etkin unsur içeriyorlar. Değişmeyen bir yüzey üstündeki bileşım gruplarını çoğaltmak için boyutları küçültmek gerekir. Buna koşut olarak, geçen akım da indirgenmelidir, çünkü ilk işlemde devre eriyecektir. Akım azaltıldığında yarıiletkenleri geçen elektron akışı ve ikili sayılamanın birlerini ve sıfırlarını kodlayan elektrik sinyalinin şıddetı de indirgenmiş olur. Transistörler sinyali yükseltmelerine karşın bu etki çok küçüktür. Tümdevre ve mikroprosesörlerde (bir aritmetik bırim, yardımcı devreler ve bellek ıçeren tümdevreler), akım trilyonlarce değil, yalnızca yüzbinlerce ya da daha az elektronu içerir. Bu aşamada karşılaşılan ilk sorun ürstımdır, çünkü bileşımierin boyutları çok çok küçüldüğünden silisyum plakalarının optik gravürle inceltilmesi bile yetersiz kalır. 1 cm 2 üstüne 50000 unsuru koymak için, bağlantı tellerının 0,703 mikrometre (1 mikrometre=metre/106) yer kaplaması gerekir. Bugünkü teknikte optik dalga uzunluklarından yararlanılmaktadır (mordan kırmızıya: 0,4'ten 03 mikrometreye): Işık kullanılabilecek en ince gereç olarak kabul edilmektedir. Oysa, bugünkü küçültme çalışmalarında, ışık demeti kalın bir gerece dönüşmüştür. Fotogravürle ise ışık demetinin daiga uzunluğuyla elde edilen desenlerden daha inceleri elde edilemez. 0,01 mikrometre, 108 metredir. Bir atomun çapı 3,5x10^ 1 0 5x 10 10 metre arasında değişir. Bizi ilgilendiren silisyumunki ise3,5x 10~10metredir. Buradan, elektron demetiyle elde edilen mikrometrenin yüzde biri genişliğindetö desenleri yapmak içın 30 silisyum atomunun yeterli olacağı sonucu çıkmaktadır. Her dokuz ytlda bir boyutlar dörde bolünmüştür; her ikiye bölünüşte, beşaltı kere daha fazla bileşim yüzeye konulmuştur. Bu derece küçültmenin yararı ne diye bir soru sorulabilir. Bunun yanıtı; iki kere daha küçük olan transistörün iki kere daha hızlı gitmesıdır. Üstelik, daha ucuzdur ve kalitesi de yükselmektedir. IBM'in 0,07 mıkrometrelik transistörlerinin üretimine geçildiği zaman, bir tek "chip", bugün IBM'in en büyük bilgisayarı ftansistör: Madalyonun Ikı Yuzu • • • w** *• 1947 aralık ayının sonuna doğru ABD'de Bell Laböratuvarları'nda tarihse/ bir gün yaşanmıştı. Yaklasık üç yıllık bir süreyle vaniletken, projesinde çalışan çok sayıda b'tlim adarnınıngeliştirdıği yeni bir tür elektronik aygıt olan transistörle gerçekleştirilmiş bir ses üretici başarıyla aenenmişti. Transistör, 1948 ortalarında dünyaya tanıtılacak, yoğun arastırmalarla, elektronik alanında hızlı gelişmelerin kaynağı olacak bu buluş neaeniyle üç fizikçi (J.Bardeen. Y/.Shockley ve Vf.H.Brattain 1956fda Nobel Fiziködülü'nü kazanacaklardı. Bugün transistörün geliştirilmesinin üzerinden yaklasık kırk yıl geçmiş bulunmakta. Bu dönemde transistör bir yanıyla teknoloji tarihinin bir parçası olmuş, entegre devrelerin geliştirilmesiyle de ge/eceğin elektronik teknolojisinae temelrol 6ynomo potansiyelini korumuştur. Transıstörün ilk yıllarda elektronikte yarattığı devrim, bu alandaki hızlı gelişmelerle bir "elektronik devrimi"ne dönüşmüştür. Gerçekten de insan yaşamında transistörün yol açtığı bu devrimden şu ya da bu biçimde (kimi zaman da olumsuz yönde) etkilenmemiş bir alan bulmak oldukça zordur. Bu bakımdan, insan yaşamını reme/den etkileyen teknolojik buluşlar arasında transistörün, matbaa makinesi, buhar makinesi, elektrik motoru, motorlu taşıtiar ve uçak gibi gelişmelerin yanında yeri vardır. Geçmise yönelik bir değertendirme yapıldığında, elektroniktekı bu gelişmenin insamığa önemli yararlannın yanı sıra belirli zararları olauğu görülür. Kalp pilinden, Kepler'in ceyrekyüzyılda yapabildiği hesaplan bir sanıyeye sığdıran bilgisayarlara kadar cok çeşîtli ve yararlı gelişmelerin temelinae, hızlı, güvenilir, küçük boyutlu transistörler yatar. Ancak nükleer başlıklı roketlerin yönlendirilmesinden, bu köşede daha önce ele alınan ve insanlığı giderek kıskaana alması olan "elektronik gözaftı" aygıtlarına kadar birçok olumsuz gelişme de doğrudan transistörlerin vanığıyla gerçekleşmiştir. Bu gelişmelerin ortak yanı şöyle özetlenebılir: Transistör, birçok konuda bir çeşit "elektronik katalizör" görevi üstlenmiş, olaylarm hızlanmasına katkıda bulunmuştur. Bu niteliğiyle de transistör, insanmakine, insandoğa etkileşimine yeni bir boyut kazandırmıştır. Elektronik devriminin geleceğini belirleyecek ve bir başka yazıda ele alınaeak olan bu olauva, geçmişten "ilginç" bir örnek verılebilir. Ğeliştirilmiş transistörlerden önce ABD askeri yetkiıileri, uzun menzilli roketleri hedefe yönlendirebilecek güvenilir bir sistem bulamamışlardı. Bu aşamada devreye giren, dnvranışçı psikolojinin önde gelen temsilcisi B.F.Skinner, bu soruna bir çözüm önermisti. Skinner, laboratuvarda eğittiŞi güvercinlere, gaga darbesiyle bir roketı hedefe yönlendirmeyi ööretmişti. Öyle ki, roketin ucuna yarleştirUecek bir güvercine dışarısı ile ilgili görüntü sunulduğunda, güvercin "dost ve "düşman" şemileri bırbirinden ayırabilecek, içinde bulunduğu roketi, düşman gemisinı vurmak üzere yönlendirebilecekti. ABD yetkilileri, roketleri "kuşbeyni"ne feslim etmeyi kabul etmemis, böylelikle, "barışın simgesi", böyle talıhsiz bir görevden kurtulmuştu. Ne var ki güvenilir transistör sistemlerinin geliştirilmesiyle bu gbrev "elektronik beyin e bırakılmıştı. Q Reşit Canbeyli bağlı olarak, ayak tabanda akım olmasına (bir) ya da olmamasına (sıfır) göre, akım geçer (bir)akım geçmez (sıfır) sistemi düzenlenir. Bu sistemde arıtmetık işlemlerın ıçerdiği tüm yapılar ikili sayılamayla üretilebilir. iki ikili unsur (iki "bit"; biri sıfır içın, öteki bir ıçın) üstüne yapılan her işlem bazı mantıklı işlemleri gerçekleştırecek bircok transıstörün bir araya getırilmesini gerektirir (Bu grupların her birine mantık kapısı adı verilmistiO Bu kapılar, potansiyel farklarıyla oynayarak aktmın tek yönde geçmesıne tzın veren diotlarla da gerçekleştırılebilir. Rakamları bellekte tutan, işlemleri yöneten ve sonucu gösteren devreleri göz önüno almasak da, çok haneli ıkı sayıyı toplamak için birçok kapı gerekir. En basit hesap makinesi bile binlerce transistör içerir. Başlangıçta bu transistörler birer bezelye büyüklüğündeydi. Binlerce küçük bezelye bir araya gelince hemen bir konserve kutusunun boyutlarına ulaşılır. Bilimsel çalışmalar için programlanacak üstün performanslı bir hesap makinesi ise bir bakkal dükkânını dolduracak kadar yer tutar. Bilgisayarlar için en çok bileşimi en az alanda toplama gerekliliği, bugüne kadar süregelen bir küçültme sürecinin başlamasına neden oldu. ilk olarak, Bell laboratuvarları 1960 yılında yassı transistörü geliştirdi. Kenarları 1 cm. olan kare biçimindeki bir silisyum plakadan fotogravür yöntemiyle elde edilmişti. Her transistörün kenarları 1 mm'ydl ve her plaka bağlantıları ve kondansatör, bobin, rezistans gibi öteki etkin unsurlarla birlikte üç dört transistör içeriyordu. Dört yıl sonra tümdevre (entegre devre) geliştirildi. Etkin unsurların (diotlar, kondansatörler "" ve transistörlerin) kere gecilmesi gerektiğinden yolun uzunluğu önem kazanır. Bu nedenle, devrelerin boyutlarının küçültülmesi gerekir, böylece aynı zamanda, makinenin kapladığı alan, harcadığı enerji ve çıkardığı ısı da azalır. Transistör; detektör ve yükseltici işlevlerini yerine getirir. Şematik olarak, transistör bir sandviçe benzetilebilir. Üstte vericl, ortada ayak taban, altta toplayıcı bulunur. Akım, ancak vericiayak tabantoplayıcı yönünde ilerleyebilir. Aynı zamanda, bir diğer akımın ayak tabana gönderilmesi gerekir. Bu komut akınıı, hesap yapılırken tek yönlü bir durdurucu işlevini üstlenir. Komut akımına yoğunlukları santimetre karede yüzde biri geçiyordu, ancak ilk sorunlar da bununla birlikte belirmeye başladı: İletkenlerin mikroskobik boyutlarından kaynaklanıyorlardı. Elektronların metaldeki hareketi atomları tümüyle kapsar. Metal, akımın yönünde ilerfer ve tel, yok oluncaya kadar incelir.Santimetredeki bileşimlerin yoğunlu olan 3090 600'den daha çok performans gösterecek. (Sclence et Vie Şubat 88) U