历经300年,世界上第一颗商用芯片终于出

在上一章中,我们最终将芯片的诞生历史讲到了PN结,可以说,PN结是一个划时代的发现,现在我们所使用的大部分芯片,依然采用的是PN结技术。

那么什么是PN结呢?下面我们就做一个非常详细的解释,在解释PN结之前,需要先带领大家回忆一些中学时代的知识。

包括原子、电子、离子、共价键。

原子包括原子核和电子,原子核包括质子和中子,质子带正电荷,电子带负电荷,原子序数等于核电荷数等于质子数等于核外电子数,所以原子正常状态下不显电性,显电中性。

大家看上图,是不是有一种很熟悉的感觉。

当原子失去或者得到电子后形成的粒子就叫做离子。

而共价键,就是多个原子共同使用他们的外层电子,在理想情况下形成饱和状态,最终形成比较稳定的化学结构,这种强烈作用就叫做共价键。

下面以氯气来说明共价键。

大家可以先看一下最上面的原子序数图,氯原子是17号,原子外层电子的排布规律是最内层为2个,再外层应该都是8个。

所以氯原子外层电子的排布就是2-8-7

即氯原子最外层的电子是7个,因此两个氯原子的共价键就是上图的样子。

两个氯原子的最外层电子分别拿出一个形成共价键,这样有两个电子是共用的,形成了稳定的最外层8个电子,这也就是氯分子。

好,有了上面的简单回顾,我们就可以开始解释PN结了。

我们知道,现在的半导体芯片是以硅为主要原料,硅的原子序数是14,最为层电子也就是4个。

这里在介绍另外两个元素,磷元素和硼元素,磷元素的原子序数是15,最外层电子就是5个;硼元素的原子序数是5,最外层电子就是3个。

好,我们先记住,在最外层电子上,硼元素是3个,硅元素是4个,磷元素是5个。

当在硅原子中掺入磷原子后,磷原子的5个最外层电子,会有4个与硅原子的4个最外层电子形成共价键,这样就会有一个电子处于自由状态,而电子带负电,这样形成的半导体就叫做N型半导体,N字母来自Negative。

当在硅原子中掺入硼原子后,硼原子的3个最外层电子,与硅原子的4个最外层电子在形成共价键的时候,会产生一个“空穴”,即缺少一个电子,空穴的形成相当于带了正电,所以这样的半导体被称之为P型半导体,P字母来自Positive。

好了,P和N都已经出现了,那么结是怎么来的呢?

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