トランジスタとは：0と1を作り出すスイッチの原理
semi-journalコンピューターの仕組み：1/0とON/OFF
これまで、コンピューターが情報を全て「0と1」の2進数に置き換え、トランジスタのON/OFFを1/0に対応させることで、計算していることを学びました。
例えば「A」というアルファベットは、コンピューター内部（2進数）では「01000001」という8桁の0と1の組み合わせで表されます。
例えば、8個のトランジスタが並んでいる場合、0をOFF、1をONとして、それぞれのトランジスタの状態を「01000001」という並びに合わせて制御します。
具体的には、左から2番目と8番目のトランジスタだけを「ON（電圧あり）」にし、それ以外を「OFF（電圧なし）」にすることで、回路全体として「A」という情報を物理的に保持・認識しているのです。
一見複雑に見えるコンピューターの処理も、突き詰めれば「膨大な数のトランジスタが、決められたパターン通りに高速でON/OFFを切り替えているだけ」と言い換えることができます。
トランジスタの原理と構造：MOSFET
現代のコンピューターでスイッチの役割を担っているのが、「MOSFET（モスフェット）」と呼ばれるトランジスタです。
MOSFETは、Metal（金属）、Oxide（酸化物/絶縁膜）、Semiconductor（半導体）を積み重ねた「MOS構造」を持っています。ソース・ゲート・ドレインという3つの電極があり、ゲートに電圧をかけることで、ソースードレイン間の導通（電気の通り道）をコントロールします。
なお、MOSとは、Metal（金属）・Oxide（酸化物/絶縁膜）・Semiconductor（半導体）の頭文字を取ったもので、この三層構造がスイッチの心臓部になっています。
ソース・ドレイン間に電圧をかけた状態で、ゲート電圧の有無によって何が起こるかを見てみましょう。
- ゲート電圧を印加しない場合：OFF状態
- ゲート電圧を印加した場合：ON状態
チャネル（電流の通り道）が形成されず、電気が流れません。これがデジタル上の「0」に対応します。
ゲートの下にチャネルが形成され、電気が流れるようになります。これがデジタル上の「1」に対応します。
このように、トランジスタはゲートにかける電圧が「閾値（しきいち）」という基準を超えた瞬間に、スイッチが入る仕組みになっています。
トランジスタ(ON/OFF)が情報(1/0)に
デジタル回路では、このスイッチの状態をシンプルに数値へ置き換えて扱います。
デジタル回路では、このスイッチの状態をシンプルに数値へ置き換えて扱います。
- ON（電流が流れる）＝ 1
- OFF（電流が流れない）＝ 0
すなわち、トランジスタという極小のスイッチが1秒間に数億回というスピードでON/OFFを繰り返すことで、私たちは動画を見たり、AIを動かしたりすることができるのです。
この極小のスイッチが1秒間に数億回、数ギガヘルツという猛烈なスピードでON/OFFを繰り返すことで、私たちは複雑な計算を行ったり、最新のAIを動かしたりすることができるのです。
では、この「0と1」を組み合わせて、コンピューターはどうやって「足し算」などの高度な計算を実現しているのでしょうか？次回は、トランジスタを組み合わせた「論理回路」の仕組みに迫ります。
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