半導體

半導體介於導體和絕緣體之間，而正是這個之間讓整個現代電子學成為可能。關鍵材料是矽，也就是沙子和電腦晶片的原料。純矽自己幾乎不導電。神奇之處在於，我們可以精確地控制它的導電能力，依指令把它從阻斷切換成導通，這是一條普通導線或一塊普通橡膠都做不到的事。

我們透過摻雜來調整半導體，加入極少量、經過精挑細選的其他元素，讓它要嘛多出一些電子（n 型），要嘛多出一些缺了電子的電洞（p 型）。把一塊 p 型和一塊 n 型接在一起，就形成 PN 接面，這是二極體的核心，它讓電流只能往一個方向通過、擋住另一個方向。把這些區域巧妙地堆疊、塑形，就得到電晶體，一個沒有活動零件、能被微小訊號控制的開關或閥門。

這種可控制性就是一切。一顆電晶體能讓小電流或小電壓去操控大得多的電流，這就是我們建造放大器、邏輯閘和記憶體的方法，單一晶片上有數十億顆電晶體。所以半導體是分水嶺：基礎領域講的是靜止不動的導體和絕緣體，而電子學其餘的部分，講的是如何誘導半導體去切換和放大。二極體和電晶體的內部，本身就是一整門學問。