词说科学分享 http://blog.sciencenet.cn/u/kongmoon 用古诗词演绎科学的魅力——言志抒怀诗里吟,欢歌词韵意还矜。科学也乐攀风雅,比兴描得格致新。(科学词皆从新韵)

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千秋岁引·晶体管

已有 5482 次阅读 2016-3-7 12:10 |个人分类:信息|系统分类:诗词雅集| 半导体, 晶体管, 千秋岁

硅锗莹莹,如银似玉,

导体绝缘两不拒。

阴成概因爱磷铋,阳生只为钟硼铝。

夹心饼,阴阳焙,三极娶。


奔放电流中遇抵,通断大权谁赋予?

加电基极阀门举。

控闸微电翩跹舞,洪流效步同频拟。

电波臣,进制虏,身相许。


  1947年12月16日,威廉·邵克雷(William Shockley)、约翰·巴顿(John Bardeen)和沃特·布拉顿(Walter Brattain)成功地在贝尔实验室制造出第一个晶体管(半导体三极管),并于1956 年被授予诺贝尔奖。单词晶体管transistor是“跨导”(translator)和“可变电阻器”(sistor)的合成词。
  晶体指的是高纯度的半导体材料如硅和锗,所谓的半导体指的是它们的导电性介于导体和绝缘体之间,但添加某些元素杂质后,导电性出现了新的变化。例如由单晶硅通过特殊工艺掺入少量的3价元素如硼和铝,就会在半导体内部形成带正电的空穴,叫做P型半导体(P指positive,带正电的);假如5价元素如锑、磷或铋等就变成了带负电的N型半导体(N指negative,带负电的)。晶体管就是将P型和N型半导体象三明治一样结合在一起,可以是P型在两端夹着N型,叫PNP,也可以是NPN。
  以PNP为例,中间N极也叫基极(B),就像一个可控的阀门。在两端的P极分表叫发射极(E)和集电极(C)。假如在发射级加一个较大的电流,集电极并不能接收到,因为此时基极处于关闭状态,如果在基极加一个微弱的电流,其就会处于导电状态,导电率随着输入的微电流的变化而变化,所以在集电极收到的电流也会随着微电流的变化而变化,变化的频率是一样的,但由于其电流本来就要比基极的输入电流的振幅强得多,所以看起来基极的微弱电流就像被“放大”了一样。首款晶体管收音机内置有四个晶体管,将微弱的无线电信号放大成人耳能听见的音频信号。

   晶体管还可以做成一个个微型的“通断开关”,代表0、1用于电脑的二进制运算,电脑芯片其实就是一大推晶体管集成在一块芯片上,英特尔研制出的第一款计算机芯片内置了2,300个晶体管,而2015年英特尔发布了第五代酷睿处理器系列,采用最先进的14nm 3D技术,集成了19亿个晶体管!




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