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はんどうたい教室
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 トランジスタは発明されると、その優れた電気的特性と、外観から三本足の巨人と呼ばれました。三本の足は、それぞれエミッタ、ベース、コレクタと呼ばれています。
トランジスタは、N形半導体とP形半導体を組み合わせて作られます。N形半導体でP形半導体をサンドイッチしたものをNPN形トランジスタといい、逆にP形でN形をサンドイッチしたものをPNP形トランジスタといいます。サンドイッチといっても、N形とP形をそれぞれべつに作って合わせるわけではなく、一つの真性半導体のなかに不純物をうまく入れ分けてそれぞれの層を作るのです。
同じようにしてN形とP形の2層を作ったものがダイオード、N形とP形を交互に4層重ねて作ったものがサイリスタ、さらに電界効果トランジスタ(FET)、ユニジャンクショントランジスタと、半導体製品としてのトランジスタにはたくさんの仲間がいます。

●トランジスタとダイオード

 魔法のスイッチと呼ばれるのがサイリスタです。スイッチといっても皆さんが考えているようにパチッと動く部分があるわけではなく、電気的に切り替えを行うのです。ですから、接点がすり減るなどの故障が少なく、また、人間が手で切り替えるわけでないので一秒間に何万回というスピードでON(入り)/OFF(切り)が可能です。
例えば電熱器のスイッチにこのサイリスタを使ってONの時間を長くすれば高温に、短くすれば低温に、といった調節ができるのです。トライアックはサイリスタを逆並列につないで交流電流をスイッチング(ON/OFF)できるようにしたものです。
サイリスタやトライアックはこのスイッチング動作で、家庭内の電子ジャーやカメラのストロボ、ビル、オフィスの自動ドア開閉、コピー機、街に出れば信号灯の点滅、自動車の点火装置、電車のスピードコントロール、と幅広く利用されています。

●サイリスタとトライアック

 ハイブリッドとは、雑種の、とか混成のという意味です。ハイブリッド時計といえばディジタルとアナログの時計をくっつけたものですし、ハイブリッド米はちがう種類のイネを掛け合わせてできた、お米がたくさん採れるイネのことです。
ハイブリッドICは、その名の通り、複数のIC同士、あるいはICとその周辺部品、例えばトランジスタ、コンデンサ、抵抗などを組み合わせたものです。これに対し、すべての部品をひとつの基板上に組み込んだ普通のICをモノリシックICと呼ぶこともあります。ハイブリッドICの特長は開発や製作時間の短縮や、セットの小型化、低消費電力化や信頼性の向上が挙げられます。
用途としては、移動無線機、自動車機器、プリンタ、VTR、オーディオ機器、オモチャなど、機器の心臓部として幅広く利用されています。

●ハイブリッドIC

 ICとはIntegrated Circuitの頭文字をとったもので、日本語では集積回路と訳されます。数ミリ角のチップの上にいくつもの部品を集めて積み上げた回路のことです。
ICはその集積度が低い順にSSI、MSI、LSI、VLSIの4つに分けられます。それぞれの最後のIのうしろにはCの文字が省略されていて、SSIはスモール(小さい)・スケール(規模の)I(C)の略です。同様にMSIはミディアム(中ぐらいの)〜、LSIはラージ(大きな)〜、VLSIはベリーラージ(とても大きな)〜となります。
よく、電話ボックスや自動車に何人の人間を詰め込めるか、という競争がありますが、ICの世界ではVLSIがこの競争のチャンピオンなのです。
集積度が上がれば小さなICに大きな機能を持たせることができます。かつて巨大なビルほどあったコンピュータがいまではヒザのうえに乗るほどの大きさになったのも、このICの集積技術があったからなのです。

●IC

 パソコン、ミニコン、オフコンと、○○コンピュータを略して○○コンという言葉はたくさんあります。そのなかの一つ、マイコンはマイクロコンピュータの略です。
マイクロコンピュータは、@中央演算装置(CPU)であるマイクロプロセッサ、Aマイクロプロセッサを動かすプログラムを記憶しているROM、Bマイクロプロセッサの演算の結果を記憶するためのRAM、Cマイクロプロセッサを外部の装置と結びつけるI/Oインターフェイスの4つの部分からできています。シングルチップマイコンとはこの4つの部分を数ミリ角のLSIのうえに作り込んでしまったものです。見かけは黒いプラスチックやセラミックのパッケージに覆い隠され、そこからゲジゲジような足が出ているだけなのですが、中身はりっぱなコンピュータなのです。
私たちの身の回りでは、エアコンが室温を一定に保つ働きや、自動カメラのシャッター速度・ピントの調節にこのマイクロコンピュータが使われていますし、工場では、自動車や電気製品を組み立てるロボットの複雑な動きをマイクロコンピュータが制御しています。このように、マイクロコンピュータはほとんどの電子機器に組み込まれ、主として制御の役目を果たしているのです。

●シングルチップマイコン

 メモリLSIは、ROMとRAMの二つに大別することができます。ROMはRead Only Memory(リードオンリーメモリー)−読むだけのメモリの略で辞書のように、前もって記憶された情報を読み出す専用のメモリです。実際にもワードプロセッサの漢字を記憶しておく部分に使われる場合が多いのです。このROMの記憶は電源を切っても消えてしまうことはありません。
ROMが辞書にたとえられるのに対して、RAM−Random Access Memory(ランダムアクセスメモリ)は、ノートに例えられます。情報を自由に書いたり消したりできるのですが、いったん書き込んだ情報を忘れないようにするため、D(ダイナミック)RAMでは小刻みに電荷を加え続けなければなりません。皆さんが学校で習ったことを家に帰って何度も一から復習するのと同じです。この復習させることをリフレッシュといいます。
RAMのもう一つの形であるS(スタティック)RAMは、一度記憶した情報は他の情報を記憶させるか、電源を切るかしなければ消えることはありません。ただDRAMより記憶力がいいぶん、書き込める情報の量はDRAMの4分の1ほどになってしまいます。

●メモリ

 私たちが日ごろから慣れ親しんでいる数に対する考え方は10進数です。これは0から1、2、3、と数えていって、10でケタが一つ繰りあがるもので、0から9までの数字ですべての数を表すことができます。
2進数は10進数の10の代わりに2でケタが繰りあがるもので、10進数が10より一つしたの9までの数字すべての数を表すように、2より一つ下の1までの数字(0と1だけ)ですべての数を表現するものです。例えば、10進数の4までを2進数で数えるとしましょう。0、1、まではいっしょですが、2進数では2ケタが繰りあがりますから10進数の2は2進数では10(イチ・ゼロ)となります。10進数の3は2進数では11(イチ・イチ)、10進数の4は2進数では100(イチ・ゼロ・ゼロ)となります。なぜこんなにややこしい考え方をするのかと思うでしょうが、コンピュータの内部では、電圧がかかっているかいないかの2進数で計算がされているからなのです。それでは10進数の7を2進数で表すといくつになるでしょうか。4が100ですから、これに3である11を加えれば7を2進数で表すと111になります。

●「2進数」