洪荒科技大仙 第37章 三極管

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    三極體是21世紀科技文明的基石，它的主要特性就是可以放大電流和電壓，可以作為開關。一筆閣 www。yibige.com 更多好看小說

    它又叫做半導體技術，為什麼呢？因為它是由六種半導體構成的。

    帶自由電子的半導體三種：

    一種是高摻雜型半導體，在高純度矽晶體中加入較多的磷元素。

    一種是中等摻雜半導體，在高純度矽晶體中加入適中的磷元素。

    最後一種是中等摻雜半導體，在高純度矽晶體中加入較少的磷元素。

    帶正離子的半導體三種：

    一種是高摻雜型半導體，在高純度矽晶體中加入較多的硼元素。

    一種是中等摻雜半導體，在高純度矽晶體中加入適中的硼元素。

    最後一種是中等摻雜半導體，在高純度矽晶體中加入較少的硼元素。

    這六種半導體可以有兩種組合：

    磷元素高濃度摻雜半導體，硼元素中等濃度摻雜半導體，磷元素低濃度摻雜半導體，三種半導體依次疊在一起，中間的半導體厚度很薄，兩邊的半導體厚度很厚，稱為npn半導體。

    硼元素高濃度摻雜半導體，磷元素中等濃度摻雜半導體，硼元素低濃度摻雜半導體，三種半導體依次疊在一起，中間的半導體厚度很薄，兩邊的半導體厚度很厚，稱為pnp型半導體。

    以上就是半導體的物理結構了，實際上它很簡單，就是三塊摻雜濃度不一樣的半導體疊加而已，只是因為隨著現代社會的半導體技術發展，人們需要了解它的參數，利用數學模型描述它，對它進行了大量的實驗和數據收集，利用無數的數據歸納出了很多的公式，比如三極體的阻抗公式，三極體等效代換公式。

    科學家利用這些實驗室數據，總結出來了數學公式描述三極體，而普通人並沒有實驗室研究這些半導體器件的經歷，加上研究半導體的科學家水平很差，導致半導體技術的資料描述十分抽象，這才是半導體技術越來越難的原因。

    舉個例子，方浩曾經在在模擬電子教科書上找到十幾個錯誤，這還是權威得本科教科書，可見國內的半導體技術頂尖水平實在是不怎麼樣。

    還有一點，半導體技術發展過程中不僅僅是技術，同時統一的技術規範也是十分重要的，不過這種技術規範是半導體公司逐漸形成的絕密資料，支撐著半導體公司的強大，比如因特爾、高通、三星這些半導體比較強的公司。

    為什麼這些技術規範很重要？因為這些技術規範不僅僅是經驗，同時是一個系統的數學模型，這是需要足夠的時間的慢慢研究的。

    舉個例子，比如微軟的操作系統，與其說是一款複雜的軟體，不如說是一個複雜的數學模型，只不過這個數學模型用在了軟體上。

    有了技術規範，就有了整體的數學模型，才會擁有半導體技術良性發展的土壤，否則技術體系混亂不堪，如何發展？這才是現代社會的很多行業發展不起來的原因。

    有很多例子，歐美國家的一流科技企業，他們做的每一件事都是有跡可循的，每一個實驗，每一筆投資都不是隨便來的，而是遵循著一條神秘數學規律，每隔兩三年，他們的技術就會一次。

    他們的技術不是國內的科技公司那種，這種是二次開發，國際一流科技公司是從底層開始的，比如創造一門編程語言，比如創造一代自動化設備，這些例子很多。

    因為方浩沒有進過這些一流企業內部，自然不知道這些數學模型是什麼，這些數學模型在國內也僅僅知道隻言片語，似乎是一個非常保密的行業。

    這次的研究，方浩也在立志於打造一個類似的產業數學模型，使得以後的研究能夠按照這個數學模型慢慢發展，良好地傳承下去。

    ……

    信息研究院。

    「我們在半導體中摻雜了很多的元素，其中一些元素很難摻雜，不過我結合了修真技術完美地解決了這些難題，我將元素周期表中的87種元素按照不同濃度，摻雜在半導體中，現在一共製成了1257種樣品，發現了它們的各種特性，目前正在緊張實驗之中。」來到半導體實驗室，冰雪向他介紹道。

    冰雪女妖已經是信息研究部門的部門領導，方浩不再兼任信息研究部門領導的職位，而是專心領導研究院，統籌所有的部門，研究整個科技體系。

    這種系統的研究是經過眾位研究院專家討論出來的，類似一種窮舉法，不僅僅是矽半導體，還有其它種類的半導體，如果要完成所有的研究，需要幾年時間的數據積累，然後選出適用的半導體。

    「其它的幾種元素還是找不到嗎？」方浩點點頭，然後問道。

    「探險隊找到了一塊星空重金屬隕石，裡面的元素非常豐富，其它的元素也可以找到，但是很難分離，因為它們都是重金屬，目前還沒有分離它們的辦法，不過材料研究所的人正在緊鑼密鼓的研究，相信過段時間就會做出突破。」冰雪說道。

    「嗯，小雪你們做的不錯，另外注意下新人，看看沒有好的苗子，如果有的話好好培養一下，但是要注意籠絡，不要又讓他們跑了。」方浩吩咐道。

    「嘻嘻，多謝誇獎，你放心吧，這些事情我有注意。」冰雪嘻嘻一笑，說道。

    ……

    機械研究所，到處是隆隆作響的機器，河陪著方浩視察著。

    「我們的摻雜技術有了多少進展？」看著面前的機器，方浩問道。

    「我們進展很順利，還要感謝你的提示，我們班能這麼快找到辦法，目前進展速度最快的摻雜技術有兩種，高溫擴散摻雜和離子注入摻雜，目前的進度很快，想必不需要多久就可以實現初步的量產。」河回答道。

    「不要急，我們慢慢來，摻雜技術的前景很大，我們要為以後的發展打下基礎，不能光趕進度。」方浩道。

    「我知道，相關的數據我們一直在收集和處理。」河回道。

    熱擴散技術是一種比較容易的摻雜技術，想要把雜質摻入半導體晶體，就需要進行較高溫度的熱擴散，因為雜質原子的半徑一般都比較大，它們要直接進入半導體晶格的間隙中去是很困難的，只有當晶體中出現有晶格空位後，雜質原子才有可能進去占據這些空位，並從而進入到晶體。

    為了讓晶體中產生出大量的晶格空位，所以，就必須對晶體加熱，讓晶體原子的熱運動加劇，以使得某些原子獲得足夠高的能量而離開晶格位置、留下空也因此原子的擴散係數隨著溫度的升高而指數式增大。

    離子注入摻雜技術是一種比較先進的技術，為了使雜質原子能夠進入到晶體中去，需要首先把雜質原子電離成離子，並用強電場加速、讓這些離子獲得很高的動能，然後再直接轟擊晶體、並擠進到裡面去，這就是注入。

    當然，採用離子注入技術摻雜時，必然會產生出許多晶格缺陷，同時也會有一些原子處在間隙中，所以，半導體在經過離子注入以後，還必須要進行退火處理，以消除這些缺陷和使雜質激活。

    因為雜質原子要能夠提供載流子，就必須處於替代si原子的位置上，這樣才能產生載流子，所以在半導體中，即使摻入了雜質原子，但是如果這些雜質原子沒有進入到替代位置，那麼它們也將起不到提供載流子的作用，因此，還需要進行一定的熱處理步驟，那就是激活退火。

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