从半导体看世界.PDF

 從半導體看世界 大師觀 點 從半導體看世界 文／李雅明　清華大學電機系榮譽教授 圖／陳玉嵐　　　　　　　　　　 在二十一世紀的今天 ，電子和資 作電晶體 。 訊工業已經成了科技最主要的支柱 。 電晶體是 1 9 4 7 年 而半導體是電子工業最重要也最基本 發明的 ，到了現在 ， 的部分 。半導體器件包括積體電路 已經發展出許多不同 （integrated circuit ），光電元件和分 形式的電晶體 。最常 離式器件 ，其中尤其以積體電路為最 見的形式有兩種 ，就是 大宗 。電晶體 （tr an si st or ）是半導體 場效電晶體 （f i e l d e f f e c t 器件的基本組成單元 。電晶體有兩種 t r a n s i s t o r ）和雙極型電晶體 最主要的作用 ，可以用來當作開關 ， （b ip olar tr an si st or ）。場效電晶體 也可以用來放大信號 。 是現在應用最廣的電晶體 ，而且場效 電晶體是用半導體材料作出來 電晶體的原理比較容易了解 ，所以我 的電子器件 。半導體就是導電性介於 們先敘述場效電晶體 。場效電晶體是 導體和絕緣體之間的材料 。一般的金 一個有著三個接頭的電子元件 。嚴格 屬 ，像是金銀銅鐵之類的 ，導電性非 說起來 ，場效電晶體還有一個半導 常好 。而磚土陶瓷之類的絕緣材料 ， 體基片 （sub str at e ）的接頭 ，但是對 導電性就很差 。所謂半導體就是導電 我們介紹的目的來說 ，只用三個接 性介於這兩個極端之間的材料 。因為 頭就夠了 。這三個接頭的名稱是 ： 半導體的導電性既不是最好 ，也不是 源極 （sour ce ）、漏極 （dr ain ）和閘 最差 ，它的導電性可以大幅度的調 極 （g at e ）。場效電晶體的原理就是 整 ，因此我們可以利用這種特性來製 利用加在閘極上的電壓 ，來控制通過 科學研習 No.50 -1 39 大師觀 點 源極和漏極之間的電流 。我們可以用 上面的水桶流到下面的水桶去 。而當 一個實際的例子來說明這種元件的原 水閘關起來的時候 ，水就流不過去 理 。假設像圖1一樣有兩個水桶 ，一 了 。這種水流的情形 ，就跟通過電晶 個放在比較高的地方 ，一個放在比較 體的電流 ，道理是一樣的 。上面的水 低的地方 。中間用一條通道把這兩個 桶相當於電晶體的源極 ，下面的水桶 水桶連結在一起 。通道上面有一個水 相當於電晶體的漏極 。水閘就相當於 閘 ，當水閘打開的時候 ，水就可以從 電晶體的閘極 。