本文目录一览:
1、为何芯片要用硅作为半导体材料,怎么不用其他的?
2、为什么选择硅片做做芯片?它的信息存储原理是什么?
3、硅元素为什么能制造电子芯片?原理是什么
为何芯片要用硅作为半导体材料,怎么不用其他的?
理论上所有半导体都可以作为芯片材料,但是硅的性质稳定、容易提纯、储存量巨大等等性质,是所有半导体材料中,最适合做芯片的。
在晶体管(二极管、三极管等等早谈)未发明之前,初期电子计算机使用的是电子管,但是电子管体积巨大、功耗高、寿命短;人类第一台电子计算机使用18000个电子管,重30吨,占地150平方米,耗电功率高达150千瓦,但是其运算能力远远赶不上如陆念碰今的一台掌上计算机。
后来科学家发明了晶体管,晶体管功耗低、体积小且寿命长,最早的晶体管是使用半导体材料锗来制作的,从此微电子出现在人们视野当中。
晶体管可以简单地理解为一种微型的开关,根据不同的组合设计,具有整流、放大、开关、稳压等等功能;制作晶体管的关键就是半导体材料,因为半导体材料一般具有特殊性质,比高桥如硅掺入磷元素可以形成N型半导体,掺入硼元素可以形成P型半导体。
我们把N型半导体和P型半导体进行组合,可以形成PN结,这是电子芯片当中的重要结构,我们把各种结构进行组合,就可以完成特定的逻辑运算(比如与门、或门、非门等等)。
理论上,所有的半导体材料都可以作为芯片材料,但是芯片对材料的要求极高,所以真正适合做芯片的半导体材料并不多,比如硅、锗、碳化硅、氮化镓等等。
其中硅因为拥有众多优良特性,使得硅成为芯片的主要材料:
(1)硅元素的含量巨大,地球元素中仅次于氧元素(地球元素含量排行:氧硅铝铁钙钠钾……)。
(2)硅元素提纯技术成熟,制作成本低,最初晶体管使用锗作为芯片材料,是因为当初硅元素的提纯技术不成熟,如今硅的提纯可以达到99.999999999%。
(3)硅元素的性质稳定,包括化学性质和物质性质,比如锗做成晶体管,当温度达到75℃以上时,其导电率有较大变化,而且做成PN结后锗的反向漏电流比硅大,这对芯片的稳定性非常不利。
(4)硅本身是无毒无害的物质,我们常见的很多石头都含有二氧化硅(SiO2)。
为什么选择硅片做做芯片?它的信息存储原理是什么?
芯片是一种集成电路,由大量的晶体管构成。不同的芯片有不同的集成规模,大到几亿;小到几十、几百个晶体管。晶体管有两种状态,开和关,用 1、0 来表示。
多个晶体管产生的多个1与0的信号,这些信号被设定成特定的功能(即指令和数据),来表示或处理字母、数字、颜色和图形等。芯片加电以后,首先产生一个芹局启动指令,来启动芯片,以后就不断接受新指令和数。
单晶硅可以用于二极管级、整流器件级、电路级以及太阳能电池级单晶产品的生产和深加工制造,其后续产品集成电路和半导体分离器件已广泛应用于各个领域,在军事电子设备中也占有重要地位。
扩展资料:
单晶硅具有准金属的物理性乱首世质,有较弱的导电性,其电导率随温度的升高而增加,有显著的半导电性。超纯的单晶硅是本征半导体。
在超纯单晶硅中掺入微量的ⅢA 族元素,如硼可提高其导电的程度,而形成p型硅半导体;如掺入微量的ⅤA族元素,如磷或砷也可提高导电程度,形成n型硅半导体。
当硅熔体的温度稳定之后,将籽晶慢慢浸入硅熔体中。由于籽晶与硅熔体场哗肢接触时的热应力,会使籽晶产生位错,这些位错必须利用缩颈生长使之消失掉。
缩颈生长是将籽晶快速向上提升,使长出的籽晶的直径缩小到一定大小(4-6mm)由于位错线与生长轴成一个交角,只要缩颈够长,位错便能长出晶体表面,产生零位错的晶体。
参考资料来源:百度百科--单晶硅片
硅元素为什么能制造电子芯片?原理是什么
因为硅宏橡(锗)外层有4个电子
导电能力介于导体与绝缘体之间
纯净的硅(锗)
叫做本征半导体
。
如果在纯净的硅返闷(锗)中参如微量的五价磷,锑,砷等元素就形成了N型半导体,同样如果在纯净的硅(锗)中参如微量的三价硼,铝,铟,等元素就形成了P型半导体。
N型半导体和P型半导体合在一起就是一个二极管。。同样可以做成三极管。场效应管。等其蔽世旁他半导体电子元器件。
具体原理请参见大学
模拟电子基础书。
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标签: 为什么用硅做芯片原理是什么