pnp/npn 트랜지스터

transistors

트랜지스터에는 3개의 다리가 있으며 각자 다음과 같은 이름을 갖고 있다.

  • Base
  • Emitter
  • Collector

amplifier

  • 트랜지스터의 두 가지 기능
    • 증폭: base가 일종의 수도꼭지 역할을 하여, Collector에서 Emitter로 흐르는 전류를 증폭시킨다.
    • 스위치: base의 전압으로 트랜지스터의 on/off를 조절할 수 있다.

npn

다이오드도 함께 보자

p-n 접합(p-n junction)으로 만든 다이오드의 구조를 보면 트랜지스터를 이해할 때 도움이 된다.

npn

점접촉 트랜지스터와의 비교

다음은 윌리엄 쇼클리의 Electrons And Holes In Semiconductors 35 쪽의 일부를 캡처한 사진이다.

symbol

npn 트랜지스터로 논리 게이트 만들기

  • 논리 게이트는 트랜지스터를 스위치로 사용한다.

and, nand

and nand
and and
  • and 게이트
    • 트랜지스터 둘을 직렬로 연결한다.
    • 두 base 입력 모두 high여야만 out 으로 high 출력이 나간다.
  • nand 게이트
    • 트랜지스터 둘을 직렬로 연결한다.
    • out 이 and 게이트보다 위쪽에 있다는 점에 주목.
    • 두 base 입력이 모두 high 이면 out 으로 high 출력이 나가지 않는다.

or, nor

or nor nor(다른 방식)
or nor nor

역사

1954년 11월

  • 시무어 크레이가 공군의 IBCM 제어용 컴퓨터 설계에 트랜지스터를 도입하였으나 채택은 되지 않았다.

더 정확한 궤적을 얻기 위해서 공군은 ICBM의 유도 시스템을 원격에서 제어하는 컴퓨터를 개발하고 싶어 했다. 유니백은 이 프로젝트의 입찰에 참여하기는 했지만 그런 컴퓨터를 어떻게 만들어야 할지를 잘 몰랐다. 문제는 신뢰성이었다. 공군은 쉽게 고장 나는 진공관의 성능에 ICBM의 운명을 맡기는 일은 어떻게든 피하고 싶어 했다.

(중략)

시제품들이 거의 완성되자 크레이는 글라이더 공장의 지하실에 회의를 소집했다. ICBM 설계에 적용할 더 나은 기술을 선택하기 위해서였다. 한 엔지니어가 칠판에 각 기술의 장점과 단점들을 쭉 써 내려갔다. 분명히 둘 다 진공관보다는 장점을 가지고 있었다. 그들은 크기, 무게, 속도, 신뢰성에서 월등했다. 자기 스위치는 더 균일한 성능을 제공했고 더 이해하기가 쉬웠다. 그래서 순수하게 논리적인 관점에서 보면 자기 스위치가 우승자로 보였다. 그러나 그 회의에 참석한 엔지니어들은 프로젝트를 위해서 몇 달을 보낸 상태였고 대부분 트랜지스터에 대해서 느끼는 육감이 있었다. 트랜지스터 기술은 이제 겨우 걸음마 단계였고 극적인 성능향상을 가질 운명이었다. 그것을 이사회 앞에서 증명할 수는 없었지만, 이 그룹의 소속원들은 논리적 장점과 단점을 적은 후에 본능을 따랐다. 중지가 모아졌고 그들은 트랜지스터에 미래를 걸었다. 방 뒤에 조용히 앉아 있던 시모어 크레이는 고개를 끄덕이며 동의했다. 논리를 초월한 엔지니어링 전문가 세계에선 경험에서 우러나온 본능이 이기는 법이었다. 글라이더 공장의 지하실에 모인 엔지니어들에게 이 결정은 그저 작은 사건이었다. 엔지니어들이 항상 해야 하는 작은 일상적 선택 중 하나였을 뿐이었다. 그들은 그 결정이 회사, 업계, 혹은 전반적인 컴퓨터 설계에 어떤 영향을 미칠지 알지 못했다.

필라델피아에서는 J. 프레스퍼 에커트와 그의 동료들이 같은 결정을 내려야 하는 상황에 있었고 그들은 자기 스위치 기술을 선택했다. 409-3이라고 알려진 그들의 설계가 결국 공군의 컴퓨터에 채택되었다.

  • 슈퍼컴퓨터를 사랑한 슈퍼맨 3장에서 인용.

Links

Image References

참고문헌

  • 슈퍼컴퓨터를 사랑한 슈퍼맨 / 찰스 J. 머리 저 / 이재범 역 / 지식함지 / 2015년 08월 11일 / 원제 : The Supermen: The Story of Seymour Cray and the Technical Wizards Behind the Supercomputer
  • 트랜지스터의 개념 주워담기 1 / 이용훈 저 / Ohm사(오므사) / 2016년 05월 16일