原创 为什么芯片要使用半导体而不是导体?

2022-5-26 13:00 2927 8 2 分类: 模拟 文集: 芯片知识
半导体已经成为生活中重要的组成部分,用途无处不在。如果没有半导体,将没有收音机、没有电脑、没有手机、没有电视、没有洗衣机、没有电子游戏,当然也没有3D打印、自动驾驶、智能医疗、光伏。物联网的快速发展,也让半导体的用途更加广泛。
尽管依托真空管技术(真空管又称电子管,因成本高、不耐用、体积大、效能低原因被半导体取代,里面的电极和灯丝是导电的),创造了很多电子设备。回顾下真空管的时代,电视机、留声机、收音机都包含真空管电路,每次通电都需要几分钟的预热,稳定性极差。过去60来半导体技术让设备变得更快、更小、更稳定。

那为什么要用半导体制造这些电子设备,而不是导体?

半导体是什么呢?半导体是在导体(通常是金属)和绝缘体 (多为陶瓷) 之间具有导电性的材料。半导体可以是纯元素(硅或锗),也可以是化合物(砷化镓或硒化镉)。掺杂的过程中,少量杂质被添加到纯半导体中,导致材料的导电性就会发生很大变化。

大部分电子设备都是基于晶体管制造,进而实现放大、振荡器、运算等功能,而晶体管都是由半导体完成的。

那为什么要用半导体制造这些电子设备,而不是导体?

半导体是什么呢?半导体是在导体(通常是金属)和绝缘体 (多为陶瓷) 之间具有导电性的材料。半导体可以是纯元素(硅或锗),也可以是化合物(砷化镓或硒化镉)。掺杂的过程中,少量杂质被添加到纯半导体中,导致材料的导电性就会发生很大变化。

大部分电子设备都是基于晶体管制造,进而实现放大、振荡器、运算等功能,而晶体管都是由半导体完成的。

举个形象的例子,假设电路中的A点和B点通过导体连接,它们之间会存在电压,电流会在两点之间流动,这里没有办法可以控制电流的流动。相反,如果A点和B点通过绝缘体连接,电流将不会流动,且几乎没有办法让电流流动(除非电压加到不可想象的水平)。

但是,如果在A点和B点之间用晶体管,就会提供一种强大的控制电流的方法。晶体管位于A点和B 点之间,增加了一个新的C点,这样在C点和B点之间施加电压差,将导致电流开始在A和B之间流动。这些都可以在非常低的电压(低于5伏)和低电流(低功耗)下进行。仅使用导体或绝缘体是不可能的。因为导体将一直导电,绝缘体永远不会导电,只有半导体才实现开启和关闭。

文章评论2条评论)

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黎查 2022-5-26 15:44

自做自受: 呵呵,技术分析如此。可从字面理解,半导体可控,人类总想控制一切,以求利益最大化。导体,直通,所以等价交换只是原则而已,实际做不到。绝缘,不到迫不得已不 ...
先生高见

自做自受 2022-5-26 15:17

呵呵,技术分析如此。可从字面理解,半导体可控,人类总想控制一切,以求利益最大化。导体,直通,所以等价交换只是原则而已,实际做不到。绝缘,不到迫不得已不会做。这算是人类与动物截然不同之处吧?
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