ความรู้ระดับมืออาชีพ

ชิปทำงานอย่างไร?

2021-09-13
นี่คือชิปบรรจุหีบห่อที่มีวงจรรวมที่ประกอบด้วยทรานซิสเตอร์หลายสิบหรือหลายหมื่นล้านตัวอยู่ภายใน เมื่อเราซูมเข้าด้วยกล้องจุลทรรศน์ เราจะเห็นว่าภายในนั้นซับซ้อนพอๆ กับเมือง วงจรรวมเป็นอุปกรณ์หรือส่วนประกอบอิเล็กทรอนิกส์ขนาดเล็กชนิดหนึ่ง ประกอบกับการเดินสายและการเชื่อมต่อโครงข่าย ประดิษฐ์บนเวเฟอร์เซมิคอนดักเตอร์ขนาดเล็กหรือพื้นผิวไดอิเล็กทริกขนาดเล็กหรือหลายแผ่นเพื่อสร้างวงจรอิเล็กทรอนิกส์ที่เกี่ยวข้องกันเชิงโครงสร้างและภายในที่เกี่ยวข้องอย่างใกล้ชิด มาดูตัวอย่างวงจรแบ่งแรงดันไฟพื้นฐานที่สุดเพื่อแสดงให้เห็นว่าเป็นวิธีการรับรู้และสร้างเอฟเฟกต์ภายในชิปได้อย่างไร

วงจรรวมสามารถทำได้เพียงเล็กน้อยด้วยเทคโนโลยีเซมิคอนดักเตอร์ ซิลิกอนบริสุทธิ์เป็นสารกึ่งตัวนำ ซึ่งหมายความว่าความสามารถในการนำไฟฟ้าแย่กว่าฉนวน แต่ไม่ดีเท่ากับโลหะ ดังนั้น ค่าใช้จ่ายมือถือจำนวนน้อยคือสิ่งที่ทำให้ซิลิคอนเป็นเซมิคอนดักเตอร์ แต่อาวุธลับเป็นสิ่งที่ขาดไม่ได้สำหรับการใช้ชิป ยาสลบมีสองประเภทสำหรับซิลิกอน ชนิด P และชนิด N ซิลิกอนชนิด N นำไฟฟ้าโดยอิเล็กตรอน (อิเล็กตรอนมีประจุลบ) และซิลิกอนชนิด P นำไฟฟ้าโดยรู (รูที่มีประจุบวกจำนวนมาก) สวิตช์ในวงจรแบ่งแรงดันมีลักษณะอย่างไรในชิปและทำงานอย่างไร

ฟังก์ชันสวิตช์ในวงจรรวมคือตัวทรานซิสเตอร์ ซึ่งเป็นสวิตช์อิเล็กทรอนิกส์ชนิดหนึ่ง หลอด MOS ทั่วไปคือหลอด MOS และหลอด MOS ทำจากเซมิคอนดักเตอร์ชนิด N และชนิด P บนพื้นผิวซิลิกอนชนิด P มีการประดิษฐ์บริเวณซิลิกอนชนิด N สองส่วน บริเวณซิลิกอนชนิด N สองส่วนนี้คืออิเล็กโทรดต้นทางและอิเล็กโทรดเดรนของหลอด MOS จากนั้นชั้นของซิลิกอนไดออกไซด์จะถูกประดิษฐ์ขึ้นเหนือพื้นที่ตรงกลางของแหล่งกำเนิดและเดรน จากนั้นจึงปิดซิลิกอนไดออกไซด์ ชั้นของตัวนำ ชั้นของตัวนำนี้คือเสา GATE ของท่อ MOS วัสดุประเภท P มีรูจำนวนมากและมีอิเล็กตรอนเพียงไม่กี่ตัว และรูเหล่านี้ก็มีประจุบวก ดังนั้นรูที่มีประจุบวกในบริเวณนี้จึงมีความโดดเด่น และมีอิเล็กตรอนที่มีประจุลบจำนวนน้อย และ พื้นที่ประเภท N มีประจุลบ อิเล็กทรอนิคส์ครอง

ลองใช้การเปรียบเทียบของ faucet กัน ขวาสุดคือแหล่งที่มา เราเรียกมันว่าแหล่งกำเนิดซึ่งเป็นที่ที่น้ำไหลออก ประตูที่อยู่ตรงกลางคือประตูซึ่งเทียบเท่ากับวาล์วน้ำ ทางซ้ายมือเป็นที่ที่น้ำรั่ว เช่นเดียวกับการไหลของน้ำ อิเล็กตรอนก็ไหลจากแหล่งกำเนิดไปยังท่อระบายน้ำเช่นกัน แล้วมีสิ่งกีดขวางตรงกลางคือวัสดุพี วัสดุ P มีรูที่มีประจุบวกจำนวนมาก และอิเล็กตรอนมาบรรจบกับรู ถูกทำให้เป็นกลางและไม่สามารถผ่านเข้าไปได้ แล้วเราควรทำอย่างไร? เราสามารถเพิ่มประจุบวกให้กับกริดเพื่อดึงดูดอิเล็กตรอนที่มีประจุลบในวัสดุประเภท P แม้ว่าจะมีอิเล็กตรอนไม่มากในวัสดุประเภท P แต่การเพิ่มประจุบวกลงในกริดยังสามารถดึงดูดอิเล็กตรอนบางตัวให้ก่อตัวเป็นช่องสัญญาณได้ อิเล็กตรอนผ่านไป สรุปคือแหล่งกำเนิดคือแหล่งกำเนิดของอิเล็กตรอนซึ่งให้อิเล็กตรอนไหลไปยังท่อระบายน้ำอย่างต่อเนื่อง แต่ไม่ว่าจะสามารถผ่านกริดได้หรือไม่ กริดเป็นเหมือนวาล์ว สวิตช์ ซึ่งควบคุมการเปิดและปิดของท่อ MOS นี่คือหลักการของหลอด MOS ที่เป็นสวิตช์อิเล็กทรอนิกส์

เมื่อรู้จักสวิตช์อิเล็กทรอนิกส์แล้ว มาดูการสร้างความต้านทานกัน ขั้นแรก ให้สร้างพื้นที่ประเภท N บนวัสดุพิมพ์ซิลิกอนชนิด P จากนั้นใช้โลหะดึงปลายทั้งสองด้านของพื้นที่ประเภท N ออก เพื่อให้ N1 และ N2 เป็นตัวต้านทานสองตัว นี่คือจุดสิ้นสุด ดังนั้นวงจรรวมของวงจรแบ่งแรงดันคือการใช้โลหะเชื่อมต่อท่อ MOS และตัวต้านทานที่เราเพิ่งพูดถึงบนชิปซิลิกอนตามความสัมพันธ์ในการเชื่อมต่อของวงจร
X
We use cookies to offer you a better browsing experience, analyze site traffic and personalize content. By using this site, you agree to our use of cookies. Privacy Policy
Reject Accept