晶體管的介紹，晶體管秒懂百科
chanong
我的母親是一名小學(xué)圖書管理員，負(fù)責(zé)很多書籍，所以小時候我就認(rèn)為她是世界上最有知識的人。隨著年齡的增長，她發(fā)現(xiàn)自己雖然對工作很真誠，但自己并不是什么都知道。所以我決定寫一個簡短的介紹，從晶體管開始，以便我的母親（以及其他非技術(shù)人員）可以更多地了解我所工作的半導(dǎo)體行業(yè)。
1.什么是晶體管？
有這樣一件小事：
2.晶體管為何出現(xiàn)？
故事始于費(fèi)城的賓夕法尼亞大學(xué)。 1942年的一天，幾名身著軍裝的男子來到了大學(xué)。
那是二戰(zhàn)，當(dāng)時國家之間戰(zhàn)爭頻繁，使用的主要武器就是各種大炮。
為了擊中目標(biāo)，大炮需要許多發(fā)射臺。每個發(fā)射臺都需要計算數(shù)百條軌跡，而每條軌跡的數(shù)學(xué)模型都是一組高度復(fù)雜的非線性方程。無法找到這些方程的精確解，因此只能使用數(shù)值方法來計算近似值。
彈道計算模型
然而，即使使用數(shù)值方法近似解也不是一項簡單的任務(wù)。按照當(dāng)時常用的算盤等計算工具，即使200多個計算器加班加點(diǎn)，也需要兩個多月的時間才能完成照片電子表格。在“時間就是生命”的戰(zhàn)爭時代，速度怎么可能這么慢？可惜的是，計算還沒有結(jié)束，戰(zhàn)斗已經(jīng)結(jié)束了。
因此，賓夕法尼亞大學(xué)的四位科學(xué)家提出了第一個想法，原型第一臺電子計算機(jī)——“使用高速電子管計算裝置”，用電子管代替繼電器來提高計算速度，這是我所預(yù)料的。這臺機(jī)器。
電子管的物理圖像
在后來被稱為“計算機(jī)之父”的數(shù)學(xué)家馮諾依曼博士的幫助下，他們終于創(chuàng)造出了一臺電子計算機(jī)——Eniac。 （它并沒有成為第一臺電子計算機(jī)，但那是另一回事了。）
Eniac 的計算速度僅比目前市場上最蹩腳的山寨手機(jī)快幾千倍，但它的體積巨大，功耗驚人。他的體重相當(dāng)于六頭大象。
請注意，我們所說的計算機(jī)的祖先并不是圖中的那個，而是整個房間組合起來就是一臺電子計算機(jī)。
為什么計算機(jī)的祖先現(xiàn)在如此輕巧靈活？是的，就是晶體管。
世界上第一個晶體管模型
3.什么是晶體管？
大家知道，我們周圍的物體根據(jù)是否容易被雷擊，可以分為兩種：容易被雷擊的稱為導(dǎo)體，不易被雷擊的稱為絕緣體。
如果某物很狡猾，你把它變成導(dǎo)體，它就會變成導(dǎo)體，如果你把它變成絕緣體，它就會變成絕緣體。哪里有利潤，哪里就有利潤。它是一種半導(dǎo)體。
我們來看看上面的元素周期表。任何黃色的東西都是金色字母旁邊的一個單詞。它們都是金屬的。我們就稱他們?yōu)殍F東隊吧。青色是對手，絕緣體。讓我們根據(jù)這些來稱呼它們。自由基、石、氣、水隊。
鐵托瓦隊更加挑釁，與大哥?*艙箍思ち業(yè)惱蕉罰沾蚨尤詞擲淠輝市硭橋齟サ**�。但晤U竊舭氳繼迦疵揮心敲窗薹置鰲５彼竅敫頤譴虻緇笆�，他盟N突岣頤譴虻緇�，而当他们不想给晤U譴虻緇笆保薔筒換岣頤譴虻緇�。晤U塹納鈧皇切腋！?
這種半導(dǎo)體是構(gòu)成晶體管的主要材料，其竊賊特性使其能夠執(zhí)行最基本的功能：充當(dāng)開關(guān)。
每個電路都有一個開關(guān)，實(shí)際上控制其打開和關(guān)閉，就像打開燈的簡單操作一樣。
燈光照明效果圖
以前使用的機(jī)械開關(guān)比較遲鈍，需要人去按壓，費(fèi)時費(fèi)力。
機(jī)械開關(guān)示意圖
半導(dǎo)體利用電壓控制導(dǎo)通和不導(dǎo)通來控制電路的通斷，實(shí)現(xiàn)開關(guān)功能。通過大量開關(guān)的組合，可以實(shí)現(xiàn)信息的存儲和傳輸，還可以實(shí)現(xiàn)復(fù)雜的邏輯功能。這就是所謂的集成電路（IC）的創(chuàng)建方式。
4.晶體管跟我有什么關(guān)系？
1947年，美國貝爾實(shí)驗(yàn)室成功演示了第一只基于鍺半導(dǎo)體的具有放大功能的點(diǎn)接觸晶體管，標(biāo)志著現(xiàn)代半導(dǎo)體工業(yè)的誕生和信息時代的開始。今天是晶體管問世70 周年，晶體管是20 世紀(jì)最重要的發(fā)明之一。
這是一件很小的事情，但它有很多好處。首先，它極其耐用，比原來的電子管耐用100到1000倍，可以永久固定；其次，它可以做得很小，節(jié)省材料和電力，價格便宜。易于集成。
僅由七個原子組成的量子點(diǎn)晶體管，http://tech.sina.com.cn/d/2010-05-26/09484232730.shtml
隨著晶體管的出現(xiàn)，我們的生活發(fā)生了翻天覆地的變化，我們以為永遠(yuǎn)見不到的風(fēng)景和人也逐漸出現(xiàn)在我們的眼前。
5. 展望未來
那一年，英特爾發(fā)布了第一款微處理器4004，擁有2,000 多個晶體管。
英特爾4004處理器
如今，超大型集成電路可以在單個芯片上集成超過50 億個晶體管。
隨著晶體管小型化的進(jìn)展，我們將面臨量子效應(yīng)的挑戰(zhàn)，但我們希望能夠克服這一挑戰(zhàn)，打造更大的輝煌。
最后，我希望我媽媽能夠輕松了解晶體管和半導(dǎo)體行業(yè)，這樣她回家過年時唯一能談?wù)摰脑掝}就是被迫嫁給我。
本文轉(zhuǎn)載自中國科學(xué)院半導(dǎo)體研究所微信公眾號。
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