半导体适合制作集成电路的原因...要详细的!!!

半导体适合制作集成电路的原因...要详细的!!!,第1张

晶体一般可分为导体、半导体、绝缘体三类,从晶体能带理论来讲,三者可以这样区分:

绝缘体的禁带宽度较大,价带顶的电子难以跃迁到导带底成为自由电子,故电导率较低;

导体的禁带宽度较小,价带顶的电子容易跃迁到导带底成为自由电子,同时在价带顶形成空穴,故电导率较高;

半导体禁带宽度介于二者之间,故电导率也介于二者之间。也因为这个原因,半导体价带顶的电子受到外界影响(温度、电压、光照等)时也很容易跃迁到导带底,尤其是掺杂后的半导体。这样一来就可以利用外界条件(如电压)来控制通过半导体的电流了。

另一个原因是,由于掺杂不同,半导体内部的载流子分为电子和空穴两种,比如典型的半导体器件:PN结二极管,其P区多数载流子为空穴,N区多数载流子是电子,当P区与N区相接触的时候,就会在接触面上形成PN结,使得P区与N区之间形成势垒,如此,PN结就具有了“单向导电性”,电流只能从P区注入N区,反之则不行,因此PN结便有了类似“开关”的作用。

综上,半导体适合制作集成电路。

集成电路称“逻辑电路”,它的工作原理是传递0、1的电信号。1、0这两个符号,在电学中,可以分别表示为晶体管的开和关、磁盘的磁化和未磁化、光盘的平面和凹坑……而半导体,如硅,在元素周期表中它们处于金属和非金属之间,所以,它们的导电性既没有导体那么强,又不会像绝缘体那样完全隔绝电流,而是可以被人工控制它们的导电性。所以,用半导体制成的集成电路,可以随时地改变半导体的导电性,它们导电、不导电分别能表示为1和0,所以能够处理数据。现在我们使用的收音机、电视、电脑,大部分器件都是用半导体制成的集成电路制造的。

先介绍板答题存储器:据写入特性,可粗略地将半导体存储器划分为随机存取存储器(RAM,Random-Access Memory)和只读存储器(ROM,Read-Only Memory)两类。更进一步则可以细分为Flash,ROM,SRAM,EPROM,EEPROM和DRAM等存储器类型 特征

FLASH 低价格,高密度,高速体系结构,低功耗,高可靠性

ROM(Read-Only Memory) 成熟,高密度,可靠,底价格,需要耗时的掩模,适合具有固定代码的大量产品

SRAM(Static Random-Access Memory) 速度最快,高功耗,低密度,价格较高

EPROM(Electrically Programmable Read-Only Memory) 高密度,必须暴露在紫外线才能檫除

EEPROM or E2(Electrically Erasable Programmable Read-Only Memory) 可电字节檫除,低可靠性,高价格,密度最低

DRAM(Dynamic Random Access Memory) 低价格,高密度,高速,高功耗

1.RAM:RAM是最常用的计算机内存储器。RAM被认为是“随机存取存储器(random access memory)”,因为如果你知道任何一个存储单元对应行和列,你就能直接存取(访问)它。

工作原理:似于微处理器,存储芯片是一个集成电路(IC,integrated circuit),由数以百万记的晶体管和电容构成。大多数计算机内存是动态随机访问存储器(DRAM,dynamic random access memory),一个晶体管和一个电容搭配起来形成一个存储单元(memory cell),它可以存储一个比特的数据。电容保持这个信息比特是0还是1,晶体管则像一个开关,使存储芯片上的控制电路读该电容或改变电容的状态。

一个电容好象是一个能容纳电子的小桶。对于存储1的内存单元,桶是装满了电子。对于存储0的单元来说它是空的。对于电容这个“桶”来说,问题是它有泄漏。在很短时间内装满的桶会变空。因此,要使动态内存工作,无论是CPU还是存储控制器都不得不对所有为1的电容在它们漏电前重新充电。为了完成这个任务,内存控制器读内存后再写回去。这个更新 *** 作在一秒内自动进行几千次。

2.ROM:只读存储器(ROM,Read-only memory ), 也被称作固件(firmware),当它被制造时就被做成以指定数据编程的集成电路。ROM芯片不仅用在计算机里,而且还用在大多数电子产品中。有五种基本ROM 类型:

1.ROM 2.PROM 3.EPROM 4.EEPROM 5.Flash memory

工作原理:类似随机存取储存器(RAM),ROM芯片包含一个由行列构成的栅格。但是ROM芯片在行列相交处,ROM同随机存取储存器芯片是根本不同的。随机存取储存器使用晶体管来接通或断开对各交点处的电容的读取。对于ROM,如果值为1的话,就用一个二极管连接这些线;如果值是0, 那麽这些线则不被连接。

一个二极管正常情况下只允许电流向一个方向流动,而且有一个门限值,就是所称的正向转折(forward breakover),它决定了二极管的击穿电流。在例如处理器和存储器芯片这样的硅基器件中,正向转折电压约为0.6伏。利用二极管的单向性,一个ROM 芯片能送一高于正向转折电流的电荷到相应的列而同时让被选中行接地,以接通一个指定的单元。如果一个二极管在那个单元导通,电荷将被接地,那么,在二进位的系统之下,该单元将会被读作 "ON"(取值为1)。很巧妙的一点是,如果单元的值是0,那么在ROM 行列相交处就没有二极管导通,因此列上的电荷就不会传到行上。

ROM芯片的这种工作方式要求芯片被产生的时候,就得以正确完整的数据进行编程。你不能够重新编程或重写一枚标准的 ROM 芯片。如果它是不正确的, 或数据需要被修改,只得丢弃它,再重新做一个。通常,为一枚 ROM 芯片创造最初的模板的过程是一个艰辛的过程,充满了尝试和错误。但是ROM芯片的优点却胜过了它的缺点。一旦制成模板, 制作芯片时每个芯片就只花费很少的时间。它们耗电量很小,又非常可靠,在极小的电子装置中,包含有控制该装置所必需的程序。


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