半导体是如何工作的

由:马歇尔大脑|

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顺时针方向:一个芯片,一个LED和一个晶体管都是由半欧宝平台代理导体材料制成的。查看更多电子零件图片。

半导体对我们的社会产生了巨大的影响。你在核心找到半导体微处理器芯片以及晶体管。任何计算机化或使用的东西无线电波取决于半导体。

如今,大多数半导体芯片和晶体管都是用的。您可能已经听到了像“Silicon Valley”和“硅经济”这样的表达,这就是为什么 - 硅是任何电子设备的核心。

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一个二极管是最简单的半导体器件,因此如果您想了解半导体的工作原理,则是一个出色的起点。欧宝平台代理在本文中,您将学习半导体是什么,如何使用半导体创建工作原理以及如何创建二极管。但首先,让我们仔细看看硅。

硅是一种非常常见的元素,例如,它是沙子和石英中的主要元素。如果你在周期表在美国,你会发现它位于铝的旁边,在碳的下面,在锗的上面。

在元素周期表中,硅紧邻铝,低于碳。”width=
在元素周期表中,硅紧邻铝,低于碳。

碳,硅和锗(锗,如硅,也是半导体)在其电子结构中具有独特的性质 - 每种都有外层轨道有四个电子。这允许它们形成漂亮的晶体。四个电子形成完美的共价键,四个邻近原子,创建A.晶格。我们知道碳的晶体形式是钻石。在硅中,结晶形式是银色的金属状物质。

在硅晶格中,所有的硅原子都完美地与四个相欧宝平台代理邻的原子结合,没有留下自由电子来传导电流。这使得硅晶体成为绝缘体而不是导体。”width=
在硅晶格中,所有的硅原子都完美地与四个相欧宝平台代理邻的原子结合,没有留下自由电子来传导电流。这使得硅晶体成为绝缘体而不是导体。

金属倾向于是电力的好导电,因为它们通常具有可以在原子之间容易移动的“自由电子”,并且电力涉及电子流。欧宝平台代理虽然硅晶体看起来金属,但实际上,它们不是金属。硅晶中的所有外电子都参与其中完美的共价键,所以他们无法四处走动。纯硅晶体几乎是一个绝缘子- 很少的电力将流过它。

但你可以通过使用兴奋剂来改变这一切。

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掺杂硅

你可以改变硅的特性,把它变成导体兴奋剂它。在兴奋剂中,你混合了少量的不纯进入硅晶体。

杂质有两种类型:

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  • n型- 在n型掺杂,或者以少量添加到硅中。磷和砷各自有五个外电子,因此当它们进入硅片时,它们就脱开了位置。第五个电子没有什么可以粘合的,因此它可以自由地移动。只需要一种非常少量的杂质,以产生足够的自由电子以允许电流流过硅。n型硅是良好的导体。电子有负电荷,因此n型名称。
  • p型- p型掺杂,或者掺杂剂。硼和每个都只有三个外电子。当混合到硅晶格中时,它们在晶格中形成“孔”,其中硅电子无关。没有电子产生正电荷的效果,因此p型。孔可以进行电流。一个洞愉快地接受来自邻居的电子,在空间上移动孔。p型硅是一个好的导体。

一分钟的N型或p型掺杂将硅晶体从良好的绝缘体转变为可行(但不是很好)的导体 - 因此名称“半导体”。

n型和p型硅子并非自身令人惊叹;但是当你把它们放在一起时,你会在交界处获得一些非常有趣的行为。这就是二极管中发生的事情。

一个二极管是最简单的半导体器件。二极管允许电流在一个方向上流动但不是另一个方向。您可能会在体育场或地铁站看到转折位,让人们只在一个方向上贯穿。二极管是电子的单向转圈。

当你把n型硅和p型硅放在一起,如图所示,你会得到一个非常有趣的现象,它赋予二极管独特的特性。

尽管n型硅本身是导体,p型硅本身也是导体,但图中所示的组合不导电。欧宝平台代理n型硅中的负电子被吸引到硅的正极电池。p型硅中的正孔被吸引到电池的负极端子。由于孔和电子各自沿错误的方向移动,因此没有电流流过连接。

如果你翻转电池,二极管的电力很好。n型硅中的自由电子被电池的负端子排斥。p型硅中的孔被正末端泄露。当在n型和p型硅,孔和自由电子之间相遇。电子填充孔。那些孔和自由的电子停止存在,新的孔和电子弹簧取其占据。欧宝平台代理效果是电流通过结。

在下一节中,我们将查看二极管和晶体管的用途。

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二极管和晶体管

在一个方向上阻止电流的设备,同时允许在另一个方向上的电流被称为a二极管。二极管可以以多种方式使用。例如,如果您向后插入电欧宝平台代理池,则使用电池的设备通常包含保护设备的二极管。二极管只要阻挡任何电流就会倒置电池,如果它反转 - 这会保护设备中的敏感电子器件。

半导体二极管的行为并不完美,如图所示:欧宝平台代理

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什么时候反向偏见欧宝平台代理,理想的二极管将阻塞所有电流。真正的二极管可能会让10个微安虽然不多,但也不完美。如果你反向应用足够多电压(v),接合点分解并通过电流。通常,击穿电压比电路更高的电压才能看到,所以它是无关紧要的。

什么时候前偏见,只有少量的电压才能使二极管工作。在硅中,这个电压大约是0。7伏。需要这个电压来启动结处的空穴-电子结合过程。

另一项与二极管有关的重大技术是晶体管。欧宝app靠谱吗晶体管和二极管有许多共同之处。

晶体管

一个晶体管是通过使用三层而不是二极管中使用的两层。您可以创建NPN或PNP三明治。晶体管可以用作开关或放大器。

晶体管看起来像两个背对背的二极管。你可以想象没有电流可以通过晶体管,因为背对背的二极管会双向阻挡电流。这是真的。然而,当你施加一个小电流到中心层在三明治中,电流更大的电流可以欧宝平台代理整体流过三明治。这给了一个晶体管切换行为。小电流可以打开和关闭更大的电流。

一个硅晶片是一块可以容纳数千个晶体管的硅。使用晶体管充当开关,您可以创建布尔盖茨欧宝平台代理以及您可以创建的布尔门微处理器芯片

从硅到掺杂硅,再到晶体管,再到芯片,这一自然过程使得微处理器和其他电子设备在当今社会如此廉价和无处不在。基本原理出奇的简单。奇迹是这些原理不断改进,直到今天,在单个芯片上可以廉价地形成数千万个晶体管。

关于半导体,二极管,芯片和更多的更多信息,在下一页上查看链接。

最初发布时间:2001年4月25日

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半导体常见问题解答

是硅A半导体吗?
是的,大多数半导体芯片和晶体管都是用硅制造的,硅是一种结构稳定的原材料。
什么是半导体用于?
半导体主要用于电子设备,包括芯片、二极管、晶体管和集成电路。欧宝平台代理任何计算机化或使用无线电波的东西都依赖于半导体。
半导体中使用哪些元素?
半导体可以是纯元素,包括硅,碳和锗,或用磷或砷(n型掺杂)或硼(p型掺杂)掺杂(混合少量杂质)的导体。欧宝平台代理
什么是半导体?
半导体是在导体(通常是金属)和非导体或绝缘体(如大多数陶瓷)之间具有导电性的材料。
谁是最大的半导体公司?
据雅虎金融在美国,2020年全球三大竞争对手是台湾积体半导体制造有限公司(Taiwan Semiconductor Manufacturing Co.,收入454亿美元)、三星(Samsung,收入522亿美元)和英特尔(Intel,收入739亿美元)。欧宝平台代理