半導體元件

半導體(semiconductor)

半導體是一種「拿不定主意」的材料——它既不像金屬那樣總是導電,也不像玻璃那樣徹底絕緣,而這份猶豫恰恰是它有用的關鍵。銅永遠導電,玻璃永遠不導;矽則卡在中間,就像一扇寬窄可調的門:往一邊撥,電流嘩嘩湧過;往回撥,門便砰地關上。你拿到的與其說是一種固定的材料,不如說是一個旋鈕。

訣竅在於「摻雜」:往矽裡摻進每百萬分之幾個磷原子,就給它灌入大量多餘的電子(N 型);改摻硼,則造出一堆「缺電子」的電洞(P 型)。摻入量極其微小,卻能被精確控制。把 N 型區和 P 型區壓在一起,就得到一個 PN 接面:電流只許單向通過,反向就被擋住——這便是二極體。再把這樣的接面疊起來,加上第三個電極來操控,就得到了電晶體:一個沒有任何活動部件的開關,每一塊晶片都由它搭成。

「半導體」常被泛指為整個晶片(積體電路)產業,但嚴格來說它指的是一類材料——其定義在於「能隙」小到用一點熱、光或電壓就能跨越(矽約為 1.1 eV)。一個常見的誤解:重點並不是摻雜後的矽「導電更好」,而是它的導電性可以被開和關——正是這一點,讓電晶體得以進行運算。

又稱
silicondoping半导体半導體