cpu内部的晶体管是如何工作的

这是一块电脑的CPU，打开CPU，它的里面是一块指甲盖大小的芯片，芯片中间区域是几个到几十个不等的核心，我们单独放大其中的一个核心，可以看到核心被分成了很多不同的功能块，继续放大这些功能块，可以看到单个功能块的整体布局，再继续放大可以发现芯片内部有大量的金属互联层，这些金属互联层下面就是今天要讲的晶体管。CPU中金属互联层达到17层，晶体管达到260亿多个，这是260亿晶体管中的其中一个，被称为其市场效应晶体管，它的勾到尺寸只有36×6×52nm，两个晶体管之间的距离只有57nm。那如此之小的晶体管究竟是如何制造出来的呢？制造晶体管的主要材料为硅，硅的外层有4个电子处于不稳定状态，为了保持稳定，硅原子会与其他的硅原子相结合，形成8个电子的稳定结构。为了增强硅的导电性。需要对硅进行掺杂，当往硅里面掺入拥有5个电子的磷元素时，会多出来一个可自由移动的电子，这种半导体被称为N型半导体。如果我们往里面掺入拥有3个电子的硼元素，当与硅结合时，会缺少一个电子，形成一个空血，其他的电子可以移动来填充这个空穴，这种半导体被称为P型半导体。现在我们分别使用磷元素和硼元素对硅进行掺杂，从而组成一个PN节。那PN节是如何导电的呢？这么精彩的视频当然要用好手机观看。最近我发现转转上的二手手机还挺划算的，我这台华为MATE40PRO比新机便宜大几百，省下来的钱都能出去旅游了。而且转转是个官方验二手平台，每台手机都经过工程师全面检验，比一般的二手要靠谱，上面的电脑也挺划算的，推荐你也去转转，最开始N型半导体的边界会有一些自由电子流向P型半导体，并填充里面的空穴，这会导致P型半导体的边界带少量的负电。而N型半导体的边。则带少量的正电，从而产生内间电场，内间电场会阻止电子继续迁移，所以就会在中间形成耗尽层。如果我们在PN节上像这样连上电池，PN节的耗尽层将会进一步扩大。但是一旦我们将电池换个方向连接，这时我们再看PN节内部，可以发现N型半导体内的自由电子将克服电子室类将开始向P型半导体内的空穴移动，移动到空穴的电子接着又会向下一个空穴移动，就这样一直移动下去，最终就形成了电流，从而使得电路被导通。现在我们换一种方式掺杂，分别在三个不同的位置像规里面掺杂0元素和硼元素，从而组成一个NPN节。跟前面的PN节会产生耗尽层一样，NPN节也会在PN半导体接触的位置产生耗尽层。如果此时我们接上电池，N型半导体的电子会被电池的正极所吸引，而空穴会远离，这会导致耗近层的宽度进一步扩大，从而无法导通。电路如何才能导通电路呢？现在我们使用一块绝缘体和一个金属电极放入半导体的中间，作为半导体的山极，然后使用电路这么连接起来，这时电子就会立即流动起来。由于失去电子，山极的金属电极会带上正电，从而产生如图所示的电场。在电场的作用下，电子会向顶部位置进行流动，并填充这里的空穴，而它下面的位置既没有空穴也没有电子，从而形成了耗尽层。这样一来，这一块的N型和P型半导体的连接就被打通了。这时我们将连接在N型半导体的电池再接回去，可以看到电子开始流动，电路也就被打通了。如果这时我们将连接山级的电池换成一个小号的，由于电流减小，这会导致形成的电场变弱，从而无法导通电路，所以说想要控制电路导通，只需要控制山脊的电压就可以了，CPU内部使用的晶体管就是这个原理，也被称为MOS晶体管。但是随着晶体。板越做越小，MOS晶体管会产生漏电问题，所以现代CPU里面更多使用的是歧视场效应晶体管，它从Mo晶体管改进而来，可以大大减少漏电问题，从而提高CPU芯片的性能。

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