电子产品世界

　　在下面的两个帖子当中，我将简短地介绍构成CPU的零件，一种晶体管。我将展示如何完成最简单的设计，这相当于IC设计中的Hello world，并且略微提到Hello world的几种变体。

　　为了防止下面的内容显得突兀，再铺垫一点最最基础的半导体知识。

　　硅是地壳中含量第二大的元素。

　　凑巧的是，它处于金属、非金属分界线上。这也就是说，它的导电能力介于纯粹的导体和纯粹的绝缘体之间。

　　最纯净的单晶硅(纯度超过99.9999%)略微导电，导电性主要受温度控制。这就是本征半导体。

　　硅有4个价电子。这就意味着，如果我们掺入3价元素，例如硼，就会有一个空穴;如果我们掺入5价元素，比如磷，就会多出一个价电子。也就是说，我们可以造出P型和N型半导体。其中P=positive,N=negative，说的是其中自由移动的带电粒子的电荷性。更加凑巧的是，掺杂的浓度可以控制其中带电粒子的浓度(温度的影响相对杂质而言较小)，进而控制其电导率。

　　将P性和N性的材料接触便会形成PN结。我在此不会涉及PN结的详细解释，那需要用到能带理论。仅仅知道PN结在P->N的足够大的外电场(>0.7V典型值)下可以认为短路，在N->P的外电场下可以认为断路就足够了。

　　现在我们有了可以自由控制硅片上某一区域导电性的方法，还知道了怎样制造一个最简单的电流的单向阀——PN结。这两个事实是一切半导体IC的基石。

　　现在我们请出我们的砖瓦：为了给它一个隆重的登场，我另起一行，它就是：

　　金属——氧化物——半导体 场效应 晶体管

　　Metal - Oxide - Semiconductor Field-Effect Transistor

　　肯定有不少人见到它的昵称——MOSFET，或者干脆简称MOS管。

　　下面发一张MOS管的靓照：

　　再来一张生理结构图

关键词： CPU IC设计 单晶硅 MOS 硅