If you're seeing this message, it means we're having trouble loading external resources on our website.

Jeżeli jesteś za filtrem sieci web, prosimy, upewnij się, że domeny *.kastatic.org i *.kasandbox.org są odblokowane.

Główna zawartość

Co to jest półprzewodnik? - film z polskimi napisami

Półprzewodniki są wszędzie - od telefonów komórkowych po rakiety kosmiczne. Ale, co to jest półprzewodnik i dlaczego półprzewodniki pełnią w naszym życiu taką ważną rolę? Posłuchaj Jamie, doktoranta na wydziale Inżynierii Elektrycznej i Informatyki (Electrical Engineering and Computer Science) na MIT.

Chcesz dołączyć do dyskusji?

Na razie brak głosów w dyskusji
Rozumiesz angielski? Kliknij tutaj, aby zobaczyć więcej dyskusji na angielskiej wersji strony Khan Academy.

Transkrypcja filmu video

[GRA MUZYKA] [ŚPIEW] Nauka. Na głos. Mam tutaj obwód z baterią, żarówką i luką. Jeśli wypełnię tą lukę metalem, [DING], światło zapali się. Jeśli wypełnię lukę szkłem, światło dalej będzie wyłączone. [DZZZ] Prawdopodobnie już to wiedzieliście, ponieważ metal jest przewodnikiem prądu, a szkło jest izolatorem. A co się stanie kiedy wypełnię tą lukę płytką z krzemu? Światło nie świeci się, więc możecie pomyśleć, że wafel jest izolatorem. Ale co jeśli go podgrzeję, Dziękuję. Świeci się. Wafel nie przewodzi prądu w pokojowej temperaturze, ale przewodzi, kiedy jest bardzo gorący. To jest półprzewodnik, którego przewodność zmienia się zależnie od środowiska. Ta specjalna właściwość sprawia, że półprzewodniki są perfekcyjnymi mózgami dla urządzeń elektronicznych. Obwody małych półprzewodnikowych przełączników, nazywanych tranzystorami są sercem komputerowych układów scalonych i pozwalają im wykonywać obliczenia i uruchamiać programy. Półprzewodniki pozwoliły sprzętom elektronicznym stać się mniejszymi, szybszymi i bardziej niezawodnymi. Co właściwie sprawia, że półprzewodniki mogą albo przewodzić albo izolować prąd? W pojedynczym atomie, elektrony mogą zajmować określony poziom energii. Kiedy wiele atomów łączy się, elektrony są dzielone pomiędzy nimi. Ale ponieważ atomy nawiązują ze sobą kontakt, poziomy energii przesuwają się. W ciele stałym, tryliony i tryliony atomów oddziałują między sobą. Ich indywidualne poziomy energii zacierają się do pasm energii. Żeby materiał przewodził prąd, elektrony muszą być w stanie przeskoczyć z niższego poziomu energii do wyższego. Odstęp pomiędzy tymi poziomami energii i jak są wypełnione elektronami decyduje czy materiał jest przewodnikiem, izolatorem lub półprzewodnikiem. Jeśli jest duży odstęp pomiędzy niższym poziomem energii a wyższym, ciężko jest elektronom przeskoczyć do wyższego, więc prąd elektryczny nie może płynąć, a ciało jest izolatorem takim jak szkło. Metale nie mają odstępu w ogóle. Elektrony mogą bez problemu przejść do wyższego poziomu energii. Prąd elektryczny może płynąć. Półprzewodniki padają gdzieś pośrodku. Mają średniej wielkości przerwę energetyczną. Pod względem technicznym, mogę sprawić by szkło przewodziło prąd Jeśli dodałbym wystarczająco dużo energii poprzez ogrzewanie by przepchać elektrony do wyższego pasma. Ale taka ilość gorąca mogłaby też roztopić lub rozbić szkło, zanim rzeczywiście będzie przewodzić prąd. Dotyczy to większości izolatorów. Ilość energii pozwalająca im przewodzić prąd jest zbyt gorąca. Jednak w półprzewodnikach, przerwa energetyczna jest na tyle mała, by elektrony mogły przeskoczyć na wyższy poziom energii, by prąd mógł płynąć. Ilość gorąca jaką dostarczamy określa ile elektronów przeskoczy do wyższego poziom i jak dużo przepłynie prądu. Ciepło nie jest jedyną drogą by zmienić zdolność przyłączeniową w półprzewodnikach. Możemy również użyć światła, prądu elektrycznego, a w komputerze pól elektrycznych. Tak jak powiedziałem, komputery składają się z półprzewodników, które są nazywane tranzystorami, które przełączają się pomiędzy przewodzeniem a izolowaniem. Komputery używają pól elektrycznych, ponieważ ogrzewanie jest wolne i mogłoby spalić zbyt dużą ilość energii. Możemy zamienić ten wafel w czip komputerowy poprzez wydrukowanie na tym obwodu tranzystorów dzięki procesowi zwanemu fotolitografia. Tutaj, w sali zdjęciowej, pokrywamy ten wafel wrażliwym na światło materiałem i wystawiamy je na światło tak, że świeci poprzez wzorzystą maskę. Potem rozwijamy wafel, jak kliszę w fotografii, która pozostawia wzór, który staje się obwodem. Drukowanie od razu tranzystora pozwala robić obwody, które są mniejsze i tańsze niż gdybyś zbudował je z części. Tranzystory składają się na elementy logiczne, komponenty pamięci i moduły komunikacyjne, które pozwalają komputerom rozmawiać ze sobą. Dzięki półprzewodnikom możesz tanio dodać tranzystory do prawie każdego urządzenia o którym możesz pomyśleć od statków kosmicznych po serwery, lub nawet po Twój opiekacz. Półprzewodniki umożliwiły rewolucję technologiczną, istnienie Internetu, komputera i telefonu komórkowego. Nie ma półprzewodników, nie ma wieku informacji. Nazywam się Jamie i dziękuję za obejrzenie tego odcinka Nauki na głos. Koniecznie sprawdź nasze inne filmy w tym mój o tym jak liczy komputer. Wejdź na naszą stronę internetową po więcej informacji. Koniec. Ugh! Jestem jak.