芯片的基礎結構和工作原理,由上百億個晶體管組成!

造原理世界
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1 次觀看·2026年6月1日
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這是常用的半導體材料硅
它的單個原子周圍有四架電子
但每個硅原子會和周圍的硅原子共享電子
最終達到穩定的八個電子狀態
因爲沒有了自由電子可以移動
所以它就像絕原體一樣不導電
想讓它導電也不難
要麼讓它多一個電子
要麼少一個電子
比如我們可以往硅裏摻雜磷
磷比硅多一架電子
這個多出來的電子就變成了自由電子
能在材料裏亂跑
從而導電
我們把這種帶負電的材料叫做N型半導體
相反如果我們家的是硅
它比硅少一個電子
這就會在結構裏留下一個空穴
我們把這種帶正電的行爲稱爲P型半導體
當我們把一個P型半導體和一個N型半導體連接在一起
我們叫它PN解
P這邊有空穴
N這邊有自由電子
部分自由電子就會跑到對面去填補空穴
從而形成一個特殊區域叫做耗盡區
但如果我們外接電壓
比如讓電子受到負極的推力向P型方向移動
只要能越過那個耗盡區
電子就會一路跑向正極
電流就形成了
反之如果我們把電池反過來接
電子和空穴就會被拉向各自的方向
從而耗盡區會變得更大
電流就根本過不去了
這樣就實現了只讓電流單方向通過
這就是二極管的原理
現在我們往二極管中再加一層半導體材料
就變成了晶體管
如果這個中間層是P型
我們就得到了NPN型晶體管
連接兩個電池後
左邊像是導通的二極管
右邊像是斷開的
從而電流只能從左邊流動
