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トランジスタ

NTT、"マクスウェルの悪魔"の再現に成功!熱ノイズを巧妙に利用したトランジスタで電流が流れる

 マクスウェルの悪魔とは?

 マクスウェルの悪魔(Maxwell's demon)とは、1867年ごろ、スコットランドの物理学者ジェームズ・クラーク・マクスウェルが提唱した思考実験、ないしその実験で想定される架空の、働く存在である。マクスウェルの魔、マクスウェルの魔物、マクスウェルのデーモンなどともいう。 分子の動きを観察できる架空の悪魔を想定することによって、熱力学第二法則で禁じられたエントロピーの減少が可能であるとした。 熱力学の根幹に突き付けられたこの難問は1980年代に入ってようやく一応の解決を見た。

 結論からいうと、それは「マクスウェルの悪魔は存在しない」というものだった。熱自体はエネルギーとして認められているものの、一度混ざってしまったお湯を熱いお湯と、ぬるいお湯に分けることなど普通は不可能だ。熱の正体は分子の運動量の大小に置き換えられるが、運動量の大きな分子だけを選り分けることができれば、熱いお湯をつくり出すことができる理屈だが、個々の分子の運動量を測定して、選り分けるのにエネルギーを必要とするからだ。そんな、永久機関のような「マクスウェルの悪魔は自然界に存在しないだろう」と考えられていた。


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20世紀最大の発明「トランジスタ」 エレクトロニクス時代の幕開け、トランジスタの誕生とそのしくみ

様々な電気用図記号

 電気用図記号は、電気回路図を書く時に使う記号である。日本ではJIS C 0301が長らく使われていたが,TBT協定を遵守するためこれを廃止し,IEC 60617第2版と同一の規格として1997年と1999年の2年に分けてJIS C 0617「電気用図記号」として制定された。

 様々な電子デバイス登場したため、電気用図記号も実にさまざまである。トランジスタ、発光ダイオード、IC...。中には太陽光発電装置もある。下の電気用図記号は何を表すか? 正解は a.アンテナ b.スピーカー c.光ファイバー d.コンデンサー e.発電機 f.ブザー g.コイル h.抵抗 i.太陽光発電装置 j.トランジスタ k.発光ダイオード l.IC(集積回路) 

 この中でも20世紀の偉大な発明の一つといってよいのがトランジスタ。トランジスタがIC(集積回路)を生み、集積回路がコンピューターを生んだからだ。その発明者の一人がウイリアム・ショックレー。1956年のノーベル物理学賞を受賞者だ。


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第56回ノーベル物理学賞 “シリコンバレーの夜明け”「半導体の研究とトランジスタ効果」

 特筆すべき20世紀の発明

 20世紀の発明といえば何か?…クオーツ、DVD、CD、計算機、レーザー、原子力…などなど、様々な物が登場するが、特筆すべきは「トランジスタ」であろう。トランジスタが集積回路を生み、集積回路がコンピューターを生んだからだ。

 トランジスタ(transistor)とは、増幅またはスイッチ動作をさせる半導体素子で、近代の電子工学における主力素子である。transfer(伝達)とresistor(抵抗)を組み合わせた造語である。

 デジタル回路ではトランジスタが電子的なスイッチとして使われ、半導体メモリ・マイクロプロセッサ・その他の論理回路で利用されている。ただ、集積回路の普及に伴い、単体のトランジスタがデジタル回路における論理素子として利用されることはほとんどなくなった。一方、アナログ回路中では、トランジスタは基本的に増幅器として使われている。


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