[질문]진공관이 컴퓨터로 사용될 수 있는지요. 트랜지스터의 원리를 설명해 주세요.

진공관은 말 그대로 진공 속에 있는 관으로 만들어진 것을 말합니다. 쉽게 말하면 우리가 일반적으로 사용하는 백열전구 안을 보시면 유리관 속에 진공 상태에 있는 관을 통해 전류가 흘러 열을 처리하는 필라멘트가 가열되어 밝게 비취는 것입니다.

이러한 원리로 컴퓨터 내에 있는 진공관은 전류가 흐르는 상태(1)와 전류가 흐르지 않는 상태(0)로 구분되어 2진수로 데이터를 처리하게 되죠.

진공관 하나로는 컴퓨터라 불리기에는 좀 역부족이지 않나 생각되지만 진공관이 여러 개가 모이면 큰 계산 능력과 처리 능력을 지니게 됩니다. 한 예로 초기의 전자식 컴퓨터 중에 약 300개의 진공관으로 만들어진 컴퓨터가 있죠. 그리고 참고로 EDVAC은 18000개의 진공관과 6000개의 스위치로 만들어졌답니다.

트랜지스터는 실리콘이나 게르마늄으로 만들어진 반도체를 세 겹으로 접합하여 만든 전자 회로로 양쪽의 P형 계층 사이에 N형 반도체 계층이 들어 있는 PNP 구성이나, 또는 양쪽의 N형 계층 사이에 P형 반도체 계층이 들어 있는 NPN 구성이 있습니다. (아래 그림 3번 참조) 반도체는 고체의 화학 원소나 화합물로서, 어떤 조건에서는 전기가 통하고, 또 어떤 조건에서는 전기가 통하지 않아, 전류를 제어하기에 좋은 매개 물질로 사용되고 있죠.

트랜지스터는 전류나 전압의 흐름을 조절하여 증폭 작용과 스위칭 역할을 하는데  트랜지스터에는 3개의 이미터(EMITTER), 베이스(BASE), 컬렉터(COLLECTOR)의 전극이 있는데 이미터와 컬렉터사이에는 베이스라는 얇은 층이 있어 전류가 흐르지 못한 상태에 있다가 베이스 컬렉터사이에 순/역(npn/pnp) 방향전압을 걸어주면 emitter와 collector 사이에 전기가 흐르게 되어 스위칭 역할을 하게되고 그리고 전압을 크게 또는 적게 걸어줌으로써 증폭 역할도 하는 셈이죠. (참고 그림 3, 4번 참조)

종류로는 접합형 트랜지스터(Bipolar Junction Transistors:BJTs)와 전계효과 트랜지스터(Field Effect Transistors:FETs)로 구분하며 많은 트랜지스터들이 서로 연결되어 집적회로(IC)를 구성하게 된다.

<참고 그림>

1. 여러 트랜지스터

2. 평면 트랜지스터 구조

3. 트랜지스터의 구조

4. 3가지 단자(이미터, 컬렉터, 베이스)

5. 간단한 트랜지스터 회로