為什麼計算機大量應用半導體

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1989年11月17日，國內第一台小巨型電子計算機——NS1000小巨型機，由北京信通集團和北京大學計算機系合作研製成功。這台新問世的小巨型機具備以前巨型計算機的運算速度和部分功能，而體積只有巨型機的1%。那麼，怎麼會這么小呢？原來，它是由集成電路製作而成的。現在，就來了解一下為什麼要採用集成電路來製造電子計算機！

袖珍式電子計算器，只有香煙盒那樣大小，用幾節小型電池供電，就能進行加、減、乘、除、開方等多種運算。一架中型或大型的多功能電子計算機，也只有幾個大衣櫥那樣大，用上幾十瓦或幾百瓦電就能進行運算。

1946年，美國發明的第一架電子計算機，是個龐然大物。它有幾萬只電子管，要一幢大樓才能安裝得下。同時，還需要幾百千瓦的電力才能進行運算！每工作幾小時就得停工，進行維修。

為什麼現代電子計算機這么小巧、省電、可靠，而第一代電子管電子計算機那麼笨重、耗電、易壞呢？

這是由於科學家經過二十多年的不懈努力，發展了微電子學，製造出集成電路的結果。集成電路以它優異的性能，使電子計算機的性能大大提高，體積大大減小，因而被稱為電子工業皇冠上的一顆燦爛的明珠。

集成電路可以將計算機所需的「單元電路」，集成在一塊很小的矽片上，這種「單元電路」，一般有200～300個元器件。普通用晶體管、電阻等單個元器件裝成的電子計算機，最簡單的也要上萬個元器件。如用集成電路，只需幾個到幾十個就行了。倘若採用超大規模集成電路製造電子計算器，它的元器件都可以做在一片分幣大小的矽片上，那麼整架機器只有一支自來水筆那樣大小。無疑，集成電路可使電子計算器或計算機的體積和重量縮小到幾十分之一，甚至幾百分之一、幾千分之一。

另外，一架大型計算機要用幾十萬甚至幾百萬個單個元器件，焊接起來不但費勁，而且質量也很難保證。例如，一架半導體收音機，有個地方脫焊了，會出現突然不響，但用手敲敲又能響一陣子的現象。半導體收音機還好辦，因它的元件少，排除故障較容易，而大型計算機的焊點多達幾百萬個，脫焊的機會必定多了，只要有一個焊點脫焊，機器馬上會失靈，排除故障非常困難。採用集成電路，可大大減少元件數量，從而減少機器因脫焊而造成的失靈，提高了電子計算器或計算機的可靠性。

其次，隨著集成電路加工工藝的逐漸成熟，產品的合格率也較高，它的成本比用單個元件焊接起來的電路要低得多。

從以上幾點，已足夠說明電子計算機所以要採用集成電路的道理。現在，不僅各種類型的電子計算器或計算機採用集成電路，在工業自動化控制儀表上也已大量使用集成電路。特別是運載火箭和人造衛星的電氣儀表上，更普遍採用集成電路，因為它可減輕火箭和人造衛星的重量，從而大大節約火箭的珍貴燃料。

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③ 為什麼半導體在計算機領域這么有用

計算機是把模電轉化抄成數電的設備，主板上無論半導體分立器件還是集成塊等，都是半導體器件，也就是人們通常說的：電子管子等。
裡面有：二極體、電感、電容、電阻，變壓器、以及整流器件等等，所以半導體在計算機領域這么有用

④ 半導體在計算機里的運用

半導體介於導體與非導體間之物質（如硅或鍺），故其導電性居於金屬與絕緣體之間，並隨溫度而增加。半導體材料，呈中度至高度之電阻性（視製造之際所摻雜之物質而定）。純半導體材料( 稱為內質半導體），導電性低；若於其中添加特定類型之雜質原子（成為外質半導體），則可大為增加其導電性。施體雜質（5價）可大量增加電子數目，而產生負型半導體；受體雜質（3價）則大量增加電洞數目，而產生正型半導體。此種外質半導體之導電性，端視其中雜質之類型及總量而定。不同導電性之半導體若經集合一起，可形成各種接面； 此即為半導體裝置（供作電子組件使用）之基礎。半導體一詞，亦常意指此類裝置本身（如晶體管、集成電路等）。
以導電性來說，應該知道有所謂的導體和絕緣體；而介於兩者之間，導電性比金屬導體小很多，卻比絕緣體來得好的物質，就叫做『半導體』或『半金屬』。
一般而言，硅（Si）是最常用的半導體材料，在硅中摻入微量的砷（As）、磷（P）或硼（B），就能改變硅的導電特性，形成n型（負性）或p型（正性）半導體。n型？p型？是什麼意思呢？下面簡單說明：
硅原子的最外層有四個電子，純硅原子間以共價（共享電子）的方式，形成一相當穩定的狀態。由於缺少自由電子，因此，純硅的導電性極差。但是，如果我們在純硅中摻入（doping）少許的砷或磷（最外層有五個電子），就會多出一個自由電子，這樣就形成n型半導體；如果我們在純硅中摻入少許的硼（最外層有三個電子），就反而少了一個電子，而形成一個電洞，這樣就形成p型半導體（少了一個帶負電荷的電子，可視為多了一個正電荷）。此時若在硅晶兩端加電壓，就能使電子產生自由移動而顯著地增加其導電性。
除了n型和p型半導體，如果把兩者連接起來，在它們的接合面會有特殊情形產生，我們把這個面稱為p-n型接面(p-n junction)。一般熟知的晶體管、二極體等電子組件，就是利用p-n型接面而形成的。
半導體的重要性，在於我們可以利用改變半導體的電容，製成各種半導體組件，而使得電子工業、光學工業和能量系統都產生重大改進（如雷射、太陽能電池），近年來更廣泛運用在計算機的晶元中。
半導體<semicondcctor>,顧名思義,是導電力介於金屬等導體和玻璃等飛導電體的物質.若以導電率來看,半導體大致位於1e3-10(ohm-cm)間<這只是概分>.是溫下鋁的電阻系數為2.5e-6 ohm-cm,而玻璃則幾乎無限大.會有這種現象是因為物質內部電子分布在不同的能量范圍<或稱能帶>內,其中可讓電子自由移動的能帶稱為導電帶,除非導帶內有電子可自由活動,否則物質將無法經由電子來傳導電流.其它能帶<導電帶>的電子必須要克服能量障礙<指能隙>躍升致電導電帶後,方可成為導電電子.例如玻璃,即是因為這能隙太大,使得電子再是溫下無法躍至導電帶後自由活動,所以是非導體.
至於半導體,其能量障礙不是很大,低於非導體,所以在高溫,照光等給予能量的狀況或是地加入一些可減小能量障礙的元素,便可以改變其電阻值,成為電的良導體.電子工業是利用半導體這種可隨環境,參質的加入等而改變其導電能力的特性,發展出多項的應用產品.
半導體的材料又可分為元素半導體及化合物半導體.元素半導體是由一元素所組成的半導體,如Si,Ge等;化合物半導體則是兩種以上的元素所組成的半導體,如GaAs,Zns等,常運用於光電或高速組件中.

⑤ 為什麼用於計算機領域的是半導體而不是導體呢不都能通電嗎半導體導電效果不費電嗎

半導體結構特點，可以設計出能夠存儲電子的晶元矩陣，通過存儲的電子狀態來代表二進制的數據。導體只是導電，不能構建這種存儲功效。

⑥ 為什麼很多電子產品、新能源產品都使用半導體比如使用硅

因為半導體可做成兩種不同特性的材料並結合一起後形成叫做PN結的器件專，這種器件具有很多的特屬有的物理特徵和化學特徵與電的特性之間的轉換，如力-電，溫度-電等，從而可作成一些感測器和轉換器，如你的顯示器是電轉為光，你的紅外遙控器是光轉為電，所謂新能源的光伏電池也是如此。此外，因為電壓與電流的非線性和PN結可實現用小來控制大的作用，只要給一個很弱的控制電流就能想讓它成導體就是導體，想讓它是絕緣體就是絕緣體，你電腦里的元件就是利用此實現數據處理的。

⑦ 為什麼半導體可以做成計算機

半導體做成的NMOS/PMOS/CMOS，能夠用電壓作為輸入，去控制輸出的電壓，再按劃分好的內電壓值域表示對應容的1和0，就可以做成各種二進制數形式的輸入，並且對應另外各種二進數的輸出。這樣用很多MOS管搭在一起就能實現多位二進制數的布爾邏輯運算，進而實現數學的所有復雜運算。

⑧ 為什麼半導體在電子信息領域這么流行和重要

計算機離不開集成電路和分立器件，主板上無分立器件還是集成塊，如二極體、電感、電容、電阻，變壓器、以及整流器件等等，也就是人們通常說的電子元件都是半導體製成的。半導體是所有這些的基礎，因此很有用。

⑨ 為什麼用於計算機領域的是半導體而不是導體呢不都能通電嗎

半導體有特殊的物理電學性質，例如光熱都和它的電阻有關，而導體不行！超導體要求超低溫，一般條件不允許！

⑩ 為什麼要大量使用半導體

半導體照明亦稱固態照明，是指用固態發光器件作為光源的照明，包括發光二極專管（LED）和有機發屬光二極體（OLED），具有耗電量少、壽命長、色彩豐富、耐震動、可控性強等特點。 90年代以來，半導體照明技術不斷突破，應用領域日益擴展。在指示、顯示領域的技術基本成熟，並廣泛應用；在醫療、農業等特殊領域的技術方興未艾。 近幾年，半導體照明產業發展迅速，國外及我國台灣地區在不同領域具有較強優勢。隨著我國產業結構調整、發展方式轉變進程的加快，半導體照明節能產業作為節能減排的重要措施迎來了新的發展機遇期。