为什么计算机大量应用半导体

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1989年11月17日，国内第一台小巨型电子计算机——NS1000小巨型机，由北京信通集团和北京大学计算机系合作研制成功。这台新问世的小巨型机具备以前巨型计算机的运算速度和部分功能，而体积只有巨型机的1%。那么，怎么会这么小呢？原来，它是由集成电路制作而成的。现在，就来了解一下为什么要采用集成电路来制造电子计算机！

袖珍式电子计算器，只有香烟盒那样大小，用几节小型电池供电，就能进行加、减、乘、除、开方等多种运算。一架中型或大型的多功能电子计算机，也只有几个大衣橱那样大，用上几十瓦或几百瓦电就能进行运算。

1946年，美国发明的第一架电子计算机，是个庞然大物。它有几万只电子管，要一幢大楼才能安装得下。同时，还需要几百千瓦的电力才能进行运算！每工作几小时就得停工，进行维修。

为什么现代电子计算机这么小巧、省电、可靠，而第一代电子管电子计算机那么笨重、耗电、易坏呢？

这是由于科学家经过二十多年的不懈努力，发展了微电子学，制造出集成电路的结果。集成电路以它优异的性能，使电子计算机的性能大大提高，体积大大减小，因而被称为电子工业皇冠上的一颗灿烂的明珠。

集成电路可以将计算机所需的“单元电路”，集成在一块很小的硅片上，这种“单元电路”，一般有200～300个元器件。普通用晶体管、电阻等单个元器件装成的电子计算机，最简单的也要上万个元器件。如用集成电路，只需几个到几十个就行了。倘若采用超大规模集成电路制造电子计算器，它的元器件都可以做在一片分币大小的硅片上，那么整架机器只有一支自来水笔那样大小。无疑，集成电路可使电子计算器或计算机的体积和重量缩小到几十分之一，甚至几百分之一、几千分之一。

另外，一架大型计算机要用几十万甚至几百万个单个元器件，焊接起来不但费劲，而且质量也很难保证。例如，一架半导体收音机，有个地方脱焊了，会出现突然不响，但用手敲敲又能响一阵子的现象。半导体收音机还好办，因它的元件少，排除故障较容易，而大型计算机的焊点多达几百万个，脱焊的机会必定多了，只要有一个焊点脱焊，机器马上会失灵，排除故障非常困难。采用集成电路，可大大减少元件数量，从而减少机器因脱焊而造成的失灵，提高了电子计算器或计算机的可靠性。

其次，随着集成电路加工工艺的逐渐成熟，产品的合格率也较高，它的成本比用单个元件焊接起来的电路要低得多。

从以上几点，已足够说明电子计算机所以要采用集成电路的道理。现在，不仅各种类型的电子计算器或计算机采用集成电路，在工业自动化控制仪表上也已大量使用集成电路。特别是运载火箭和人造卫星的电气仪表上，更普遍采用集成电路，因为它可减轻火箭和人造卫星的重量，从而大大节约火箭的珍贵燃料。

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③ 为什么半导体在计算机领域这么有用

计算机是把模电转化抄成数电的设备，主板上无论半导体分立器件还是集成块等，都是半导体器件，也就是人们通常说的：电子管子等。
里面有：二极管、电感、电容、电阻，变压器、以及整流器件等等，所以半导体在计算机领域这么有用

④ 半导体在计算机里的运用

半导体介于导体与非导体间之物质（如硅或锗），故其导电性居于金属与绝缘体之间，并随温度而增加。半导体材料，呈中度至高度之电阻性（视制造之际所掺杂之物质而定）。纯半导体材料( 称为内质半导体），导电性低；若于其中添加特定类型之杂质原子（成为外质半导体），则可大为增加其导电性。施体杂质（5价）可大量增加电子数目，而产生负型半导体；受体杂质（3价）则大量增加电洞数目，而产生正型半导体。此种外质半导体之导电性，端视其中杂质之类型及总量而定。不同导电性之半导体若经集合一起，可形成各种接面； 此即为半导体装置（供作电子组件使用）之基础。半导体一词，亦常意指此类装置本身（如晶体管、集成电路等）。
以导电性来说，应该知道有所谓的导体和绝缘体；而介于两者之间，导电性比金属导体小很多，却比绝缘体来得好的物质，就叫做『半导体』或『半金属』。
一般而言，硅（Si）是最常用的半导体材料，在硅中掺入微量的砷（As）、磷（P）或硼（B），就能改变硅的导电特性，形成n型（负性）或p型（正性）半导体。n型？p型？是什么意思呢？下面简单说明：
硅原子的最外层有四个电子，纯硅原子间以共价（共享电子）的方式，形成一相当稳定的状态。由于缺少自由电子，因此，纯硅的导电性极差。但是，如果我们在纯硅中掺入（doping）少许的砷或磷（最外层有五个电子），就会多出一个自由电子，这样就形成n型半导体；如果我们在纯硅中掺入少许的硼（最外层有三个电子），就反而少了一个电子，而形成一个电洞，这样就形成p型半导体（少了一个带负电荷的电子，可视为多了一个正电荷）。此时若在硅晶两端加电压，就能使电子产生自由移动而显著地增加其导电性。
除了n型和p型半导体，如果把两者连接起来，在它们的接合面会有特殊情形产生，我们把这个面称为p-n型接面(p-n junction)。一般熟知的晶体管、二极管等电子组件，就是利用p-n型接面而形成的。
半导体的重要性，在于我们可以利用改变半导体的电容，制成各种半导体组件，而使得电子工业、光学工业和能量系统都产生重大改进（如雷射、太阳能电池），近年来更广泛运用在计算机的芯片中。
半导体<semicondcctor>,顾名思义,是导电力介于金属等导体和玻璃等飞导电体的物质.若以导电率来看,半导体大致位于1e3-10(ohm-cm)间<这只是概分>.是温下铝的电阻系数为2.5e-6 ohm-cm,而玻璃则几乎无限大.会有这种现象是因为物质内部电子分布在不同的能量范围<或称能带>内,其中可让电子自由移动的能带称为导电带,除非导带内有电子可自由活动,否则物质将无法经由电子来传导电流.其它能带<导电带>的电子必须要克服能量障碍<指能隙>跃升致电导电带后,方可成为导电电子.例如玻璃,即是因为这能隙太大,使得电子再是温下无法跃至导电带后自由活动,所以是非导体.
至于半导体,其能量障碍不是很大,低于非导体,所以在高温,照光等给予能量的状况或是地加入一些可减小能量障碍的元素,便可以改变其电阻值,成为电的良导体.电子工业是利用半导体这种可随环境,参质的加入等而改变其导电能力的特性,发展出多项的应用产品.
半导体的材料又可分为元素半导体及化合物半导体.元素半导体是由一元素所组成的半导体,如Si,Ge等;化合物半导体则是两种以上的元素所组成的半导体,如GaAs,Zns等,常运用于光电或高速组件中.

⑤ 为什么用于计算机领域的是半导体而不是导体呢不都能通电吗半导体导电效果不费电吗

半导体结构特点，可以设计出能够存储电子的芯片矩阵，通过存储的电子状态来代表二进制的数据。导体只是导电，不能构建这种存储功效。

⑥ 为什么很多电子产品、新能源产品都使用半导体比如使用硅

因为半导体可做成两种不同特性的材料并结合一起后形成叫做PN结的器件专，这种器件具有很多的特属有的物理特征和化学特征与电的特性之间的转换，如力-电，温度-电等，从而可作成一些传感器和转换器，如你的显示器是电转为光，你的红外遥控器是光转为电，所谓新能源的光伏电池也是如此。此外，因为电压与电流的非线性和PN结可实现用小来控制大的作用，只要给一个很弱的控制电流就能想让它成导体就是导体，想让它是绝缘体就是绝缘体，你电脑里的元件就是利用此实现数据处理的。

⑦ 为什么半导体可以做成计算机

半导体做成的NMOS/PMOS/CMOS，能够用电压作为输入，去控制输出的电压，再按划分好的内电压值域表示对应容的1和0，就可以做成各种二进制数形式的输入，并且对应另外各种二进数的输出。这样用很多MOS管搭在一起就能实现多位二进制数的布尔逻辑运算，进而实现数学的所有复杂运算。

⑧ 为什么半导体在电子信息领域这么流行和重要

计算机离不开集成电路和分立器件，主板上无分立器件还是集成块，如二极管、电感、电容、电阻，变压器、以及整流器件等等，也就是人们通常说的电子元件都是半导体制成的。半导体是所有这些的基础，因此很有用。

⑨ 为什么用于计算机领域的是半导体而不是导体呢不都能通电吗

半导体有特殊的物理电学性质，例如光热都和它的电阻有关，而导体不行！超导体要求超低温，一般条件不允许！

⑩ 为什么要大量使用半导体

半导体照明亦称固态照明，是指用固态发光器件作为光源的照明，包括发光二极专管（LED）和有机发属光二极管（OLED），具有耗电量少、寿命长、色彩丰富、耐震动、可控性强等特点。 90年代以来，半导体照明技术不断突破，应用领域日益扩展。在指示、显示领域的技术基本成熟，并广泛应用；在医疗、农业等特殊领域的技术方兴未艾。 近几年，半导体照明产业发展迅速，国外及我国台湾地区在不同领域具有较强优势。随着我国产业结构调整、发展方式转变进程的加快，半导体照明节能产业作为节能减排的重要措施迎来了新的发展机遇期。