关于芯片的讨论最近很热，这篇是终结帖( 三 )
半导体离芯片原理还很遥远 ， 别急 。很明显 ， 像导体这种直男没啥可折腾的 ， 所以导线到了今天仍然是铜线 ， 技术上没有任何进展 ， 绝缘体的命运也差不多 。半导体这种暧暧昧昧的性格最容易搞事情 ， 所以与电子设备相关的产业基本都属于半导体产业 ， 如芯片、雷达 。下面有点烧脑细胞 。基于一些简单的原因 ， 科学家用硅作为半导体的基础材料 。 硅的外层有4个电子 ， 假设某个固体由100个硅原子组成 ， 那么它的满轨道就挤满了400个电子 。这时 ， 用10个硼原子取代其中10个硅原子 ， 而硼这类三价元素外层只有3个电子 ， 所以这块固体的满轨道就有了10个空位 。 这就相当于在挤满人的公交车上腾出了几个空位子 ， 为电子的移动提供了条件 。 这叫P型半导体 。同理 ， 如果用10个磷原子取代10个硅原子 ， 磷这类五价元素外层有5个电子 ， 因此满轨道上反而又多出了10个电子 。 相当于挤满人的公交车外面又挂了10个人 ， 这些人非常容易脱离公交车 。 这叫N型半导体 。现在把PN这两种半导体面对面放一起会咋样？不用想也知道 ， N型那些额外的电子必然是跑到P型那些空位上去了 ， 一直到电场平衡为止 ， 这就是大名鼎鼎的“PN结” 。 (动图来自《科学网》张云的博文)
这时候再加个正向的电压 ， N型半导体那些额外的电子就会源源不断跑到P型半导体的空位上 ， 电子的移动就是电流 ， 这时的PN结就是导电的 。
如果加个反向的电压呢？从P型半导体那里再抽电子到N型半导体 ， 而N型早已挂满了额外的电子 ， 多出来的电子不断增强电场 ， 直至抵消外加的电压 ， 电子就不再继续移动 ， 此时PN结就是不导电的 。
当然 ， 实际上还是会有微弱的电子移动 ， 但和正向电流相比可忽略不计 。
如果你已经被整晕了 ， 没关系 ， 用大白话总结一下：PN结具有单向导电性 。好了 ， 我们现在已经有了单向导电的PN结 ， 然后呢？把PN结两端接上导线 ， 就是二极管：
有了二极管 ， 随手搭个电路：
三角形代表二极管 ， 箭头方向表示电流可通过的方向 ， AB是输入端 ， F是输出端 。如果A不加电压 ， 电流就会顺着A那条线流出 ， F端就没了电压；如果AB同时加电压 ， 电流就会被堵在二极管的另一头 ， F端也就有了电压 。假设把有电压看作1 ， 没电压看作0 ， 那么只有从AB端同时输入1 ， F端才会输出1 ， 这就是“与门电路” ，同理 ， 把电路改成这样 ， 那么只要AB有一个输入1 ， F端就会输出1 ， 这叫“或门电路”：
现在有了这些基本的逻辑门电路 ， 离芯片就不远了 。 你可以设计出一种电路 ， 它的功能是 ， 把一串1和0 ， 变成另一串1和0 。简单举个例子 ， 给第二个和第四个输入端加电压 ， 相当于输出0101 ， 经过特定的电路 ， 输出端可以变成1010 ， 即第一个和第三个输出端有电压 。
推荐阅读
- 关于养老保险费缴纳中的几个问题
- 奥巴马关于明尼苏达暴乱声明
- 张先生|被遗忘28年房子住户正在搬家！关于收房时间，双方再次对话
- 川普关于全国暴乱的声明
- 摆个小摊能养活自己吗？
- 华为或迂回采购台积电芯片?联发科:我不是,我没有
- 东平融媒|李培国参加银山镇代表团分组讨论
- 关于中药，北京卫健委
- 蔡定创： 财政赤字货币化问题讨论之二
- 为什么HK的地位无可替代？