18新利最新登入半导体的工作原理

你可以改变硅的行为，把它变成导体兴奋剂它。在掺杂中，你混合少量的杂质进入硅晶体。

杂质有两种:

只需少量的n型或p型掺杂，硅晶体就能从一个良好的绝缘体变成一个可行的(但不是很好的)导体——因此得名“半导体”。

n型硅和p型硅本身并没有那么神奇;但是当你把它们放在一起时，你会在结合处得到一些非常有趣的现象。这就是二极管的情况。

一个二极管是最简单的半导体器件。二极管允许电流向一个方向流动，而不能向另一个方向流动。你可能在体育场或地铁站看到过旋转门，它只允许人们向一个方向通行。二极管是电子的单向旋转门。

如图所示，当你把n型硅和p型硅放在一起时，你会得到一个非常有趣的现象，它赋予了二极管独特的特性。18新利最新登入

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。18新利最新登入n型硅中的负电子被吸引到正极电池．p型硅的正极孔被电池的负极所吸引。没有电流流过结，因为空穴和电子都朝着错误的方向移动。

如果你把电池翻转过来，二极管导电良好。n型硅中的自由电子被电池的负极排斥。p型硅中的孔被正极所排斥。在结在n型硅和p型硅之间，空穴和自由电子相遇。电子填满了空穴。那些空穴和自由电子不再存在，新的空穴和电子涌现出来取代它们的位置。结果是电流穿过路口。

在下一节中，我们将讨论二极管和晶体管的用途。

在一个方向上阻挡电流而让电流向另一个方向流动的装置叫做阻流器二极管．二极管可以用在许多方面。例如，一个使用电池的设备通常包含一个二极管，如果你向后插入电池，它可以保护设备。二极管只是阻止任何电流离开电池，如果它是反向的，这保护了设备中的敏感电子器件。

当反向偏置，理想的二极管会阻塞所有电流。一个真正的二极管可能有10个微安经历了，虽然不多，但也不完美。如果你应用足够多的反向电压(V)时，接点击穿并让电流通过。通常，击穿电压比电路所能看到的电压大得多，所以它是无关紧要的。

当正向偏压，有一个小的电压需要使二极管工作。在硅中，这个电压大约是0.7伏。这个电压是在结处开始空穴-电子结合过程所需要的。

另一项与二极管有关的重大技术是晶体管。晶体管和二极管有很多共同之处。

晶体管

一个晶体管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。晶体管可作开关或放大器。

晶体管看起来像两个背靠背的二极管。你可以想象没有电流可以流过晶体管，因为背对背的二极管会阻挡电流从两个方向流过。这是真的。18新利最新登入然而，当你施加一个小电流到中心层对于三明治，更大的电流可以流过整个三明治。这就使晶体管具有了它的特性切换的行为。小电流可以打开或关闭大电流。

一个硅晶片是一块可以容纳数千个晶体管的硅。用晶体管作为开关，你可以创造布尔盖茨，并且使用布尔门可以创建微处理器芯片．

从硅到掺杂硅再到晶体管再到芯片的自然发展，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。神奇的是，这些原理不断改进，直到今天，数千万个晶体管可以以低廉的成本被组装在一块芯片上。

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最初发表于2001年4月25日