1946年2月15日,世界上第一臺通用電子數(shù)字計算機(jī)“埃尼阿克”(ENIAC)在美國研制成功。它當(dāng)時由1.8萬個電子管組成,是一臺又大又笨重的機(jī)器,體重達(dá)30多噸,占地有兩三間教室般大。它當(dāng)時的運算速度為每秒5000次加法運算。雖然這在當(dāng)時是相當(dāng)了不起的成就,但其計算速度還不如今天的一臺微型計算器的運行速度。是什么使計算機(jī)的體積減小的同時,加快了計算速度呢?是硅芯片。那么,硅芯片是從哪里來的呢?硅又有什么性質(zhì)呢?
【研習(xí)教材重難點】
研習(xí)點1 半導(dǎo)體材料與單質(zhì)硅
1.半導(dǎo)體材料
半導(dǎo)體材料特指導(dǎo)電能力介于導(dǎo)體和絕緣體之間的一類材料。最早使用的半導(dǎo)體材料是鍺,但因其含量低,提煉工藝復(fù)雜,價格昂貴,而不適合廣泛使用。目前廣泛使用的半導(dǎo)體材料是硅元素,在地殼中含量居第二位,該元素全部以化合態(tài)存在于自然界中,儲量豐富。常見的有晶體硅和無定形硅等形式存在。
2.單質(zhì)硅
(1)存在:自然界中無單質(zhì)硅,硅元素全部以化合態(tài)存在,如二氧化硅、硅酸鹽等;蠎B(tài)的硅是構(gòu)成地殼的礦石和巖石的主要成分,硅在地殼中的含量居第二位。
(2)物理性質(zhì):單質(zhì)硅有晶體硅和無定形硅兩種。晶體硅呈灰黑色,有金屬光澤,硬而脆,熔點很高(1410℃),是良好的半導(dǎo)體材料。