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トランジスタをデジタルスイッチとして使用する

1959-11
  • Mohamed M. Atalla
  • Dawon Kahng
電子工学実験室の回路基板上のMOSFETトランジスタ。

(画像はイメージです)

The fundamental building block of modern digital electronics is the transistor, specifically the MOSFET (Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect Transistor). It operates as an electronically controlled switch. By applying a voltage to its gate terminal, the flow of current between its source and drain terminals can be turned on (representing a ‘1’) or off (representing a ‘0’), enabling the implementation of logic gates.

最初のトランジスタはバイポーラ接合トランジスタ(BJT)でしたが、MOSFETはスケーラビリティ、静止状態での低消費電力、高密度化といった利点から、デジタル回路の主流技術となりました。MOSFETにはゲート、ソース、ドレインの3つの端子があります。ゲートは、ソースとドレイン間のチャネルから薄い酸化膜で絶縁されています。ゲートに電圧を印加すると、チャネルの導電率を制御する電界が発生します。

デジタルアプリケーションでは、MOSFETはカットオフ(オフ)領域とトライオード/飽和(オン)領域で動作します。ゲート電圧が一定のしきい値を下回ると、チャネルは非導通状態となり、スイッチは「オフ」となり、論理「0」を表します。ゲート電圧がしきい値を超えると、チャネルは導通状態となり、スイッチは「オン」となり、論理「1」を表します。MOSFETを組み合わせることで、通常はP型とN型の相補ペア(構成)で動作します。 CMOS 論理回路)であれば、すべての基本的な論理ゲートを構築できます。ムーアの法則で説明されているように、MOSFETを小型化できる能力は、半世紀以上にわたってコンピューティング能力の指数関数的な成長を牽引してきました。

UNESCO Nomenclature: 2205
電子機器

タイプ

物理デバイス

混乱

革命的

使用法

広く普及している

前駆物質

  • 電子の発見
  • 半導体物理学の発展
  • 真空管技術(三極管)
  • 点接触型トランジスタの発明

アプリケーション

  • マイクロプロセッサ
  • メモリチップ(DRAM、フラッシュ)
  • 集積回路
  • スマートフォン
  • コンピュータ
  • すべての最新電子機器

特許:

  • US3102230A

潜在的なイノベーションのアイデア

  • graphene-based transistors for ultra-high-speed switching
  • spintronic transistors using electron spin instead of charge
  • tunnel field-effect transistors (tfets) for ultra-low power applications
  • transparent transistors for display-integrated electronics
  • biodegradable silicon transistors for temporary 医療用インプラント
  • neuromorphic transistors that mimic synaptic functions
  • vertical or 3d transistors (finfet, gaa) for continued miniaturization
  • photonic transistors controlled by light for optical computing
関連キーワード:トランジスタ、MOSFET、CMOS、デジタルスイッチ、半導体、集積回路、論理ゲート、ムーアの法則。

歴史的背景

トランジスタをデジタルスイッチとして使用する

1950
1957
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1959-11
1960
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1950
1950
1957
1958
1960
1960
1960
1960

(日付が不明または関連性がない場合、例えば「流体力学」などでは、その注目すべき出現時期の概算値が提示されます。)

10年目 周年

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