有什么方法把绝缘体变成半导体？
现在，硅是大部分半导体芯片和晶体管 的原材料。人们常说“硅谷”或“硅经济”，那 是因为所有电子和计算机硬件的核心物质都 是硅。硅元素很常见，硅元素在沙子和石英里占了大部分。在元素周期表中，硅就在铝 的后面，排在碳的下方，锗（与硅相似的一种 半导体）的上方。 碳、硅和锗的核外电子排 列有一个相同点，就是每个原子的外围都环绕着四个电子。所以，这些物质的元素都呈规则排列。 每个原子的四个核外电子分别与对应的四个 原子的一个核外电子构成完全共价键，构成 晶格。 众所周知，碳晶体是金刚石的主要成分。硅晶体则貌似金属，并具有银色光泽。 金属具有良好的导电性，那是因为金属里有 可随意穿过原子运动的电...全部
现在，硅是大部分半导体芯片和晶体管 的原材料。人们常说“硅谷”或“硅经济”，那 是因为所有电子和计算机硬件的核心物质都 是硅。硅元素很常见，硅元素在沙子和石英里占了大部分。在元素周期表中，硅就在铝 的后面，排在碳的下方，锗（与硅相似的一种 半导体）的上方。
碳、硅和锗的核外电子排 列有一个相同点，就是每个原子的外围都环绕着四个电子。所以，这些物质的元素都呈规则排列。 每个原子的四个核外电子分别与对应的四个 原子的一个核外电子构成完全共价键，构成 晶格。
众所周知，碳晶体是金刚石的主要成分。硅晶体则貌似金属，并具有银色光泽。 金属具有良好的导电性，那是因为金属里有 可随意穿过原子运动的电子，从而形成电流。 尽管硅晶体表面上与金属类似，不过它与金属有着本质的区别。
完全共价键囊括了所有 的外部电子，所以它们没办法自由运动。纯度高的硅晶体是几近绝缘的，电流几 乎不可能从此流过。要将硅变成导体，可以 采用掺杂的方法。掺杂，即在硅晶体里加入 其他部分杂质。杂质分两种：(1) N型：将磷和砷加入硅中。
磷和砷 的最外层有五个核外电子，所以，硅晶体加进它们时，空间不足以容纳。没有电子与第五 个电子结合，它就获得了随意运动的能力。 杂质的量极少就能创造出足够多的自由电 子，使硅晶体导电。N型硅是良好的导体，它 的电子呈负极，因此被命名为“N”型硅（N代 表英文单词Negative，即带负电荷的）。
(2) P型:将硼和镓加入硅中。硼和镓都的最外层只有三个核外电子。硅晶格多了它 们后，硅的一个核外电子缺少与之配对的电子，所以晶格会出现“空穴”。这些“空穴”就 能通电流。将周围的电子吸引过来，暂时弥 补空缺。
P型硅同样是良好的导体。控制添加到硅晶体中的N型或P型杂质的量，能使硅晶体具备十分有效（导电性 一般）的导体，这就是有名的“半导体”。N 型和P型硅并无神奇之处，不过当两者结合， 交界面的性能会出现十分有意思的现象。
最 便捷的半导体当属二极管，它的电子呈单方 向运动。体育场和地铁站的旋转门只能朝一个固定的方向旋转，二极管的原理与之类似。二极管在许多领域都有所应用。比如， 装备电池的产品一般都设有一个二极管，它 能在电池反向安装时保护设备。
电池位置不 准确时，二极管就会阻碍电流泄漏，从而使设备中的敏感电子元件不会受损。如果电池方 向放反了，没有电流能从良好的二极管中流 过。良好的二极管的通电流量为10微安，尽管较少，不过仍然不是特别完美。
要是外来 反向电压达到一定程度，也会击穿交界面，电 流就可能泄漏。一般情况下，电流能产生的 最大电压远远小于击穿电压，所以一般二极管不会被击穿让电流通过。如果电池方向正确但位置不对，二极管 需要的工作电压很低。
硅的工作电压约为 0。7伏。已经足够刺激交界面的空穴电子连接。尽管N型硅和P型硅都能导电，将二者 结合后却成为了绝缘体。N型桂中的负电子 向电池的正极移动P型硅中的空穴电子带正 电，向电池的负极移动。
因为两者前进的方向都出错，所以二者交界处不会产生电流。要是将电池反过来，电流就能在二极管 中正确运动。电池的负极排斥N型硅中的 负电子，电池的正极排斥P型硅中的空穴电子。于是，空穴电子和自由电子在N型硅和 P型硅的交界面结合。
空穴和电子消失，取 而代之的是新一波空穴与电子。如此一来， 交界面就会形成电流。将三层半导体组合到 一起，就组成了 NPN或PNP型夹层晶体管。开关盒放大器就是用它们做成的。晶体 管表面上就是两个背对的二极管。
能够想 见，两个二极管反向放置时，双向都被阻断， 所以电流无法流过晶体管。实际上也是这样。但是，假设将一个较小的电流加到晶体 管中间的那个半导体上加入，夹层就会流过 一个更大的电流。那么，晶体管就可以被用 作开关。
启动或关闭一个较大的电流只需要一个偏小的电流就能实现。将大量的晶体管 组合到片状硅上就形成了硅片。晶体管被用 来制造“布尔门”，进而就能被用来组成微处 理器。收起
