被稱做「產業核心」的半導體究竟是什麼呢?
半導體哪裡厲害?有哪些種類與功能?活躍於哪些領域呢?
本書將從「半導體」最基礎的部分講起,
再提及IC、LSI、記憶體與LED等等,
用簡單明瞭的方式說明它們的機制及運用。
我們的周遭隨處可見半導體的蹤影。
事實上,不管是需要插電的機器,還是裝有電池的機器,一定都會用到半導體。
反過來說,要是沒有半導體,就沒辦法運用電力。
要是半導體突然消失,世界上的人們就會突然無法使用電力。
半導體的功能大致上可以分成2種,
一種是「控制電流、電壓」,一種則是「思考」。
控制電流、電壓的半導體也叫做類比半導體,其用途包含
①開關:可以將電流切換成通路或斷路。
②轉換:例如名為LED的半導體,便可將電流轉換成光。
③放大:將微小的訊號透過放大器放大。
負責思考的半導體,也叫做數位半導體。
大家應該有聽過CPU、微控器、處理器等名詞吧?
這些是利用半導體的「思考」功能製作而成的產品。
而記憶體則是利用其「記憶」功能製作而成的產品。
半導體的製作過程大致上可以分成3個階段。
設計工程→前段製程→後段製程(含封裝、測試)
書中也會以淺顯的方式說明各個階段所要進行的工程與原理。
仔細回顧半導體黎明期的技術,會發現即使經過了半世紀,
根本的原理、技術仍沒有太大的改變。
本書以半導體技術的基礎與歷史為基礎,增添現代半導體技術的相關內容。
不只會詳細介紹各種基本技術,
也會說明為什麼這些是必要的技術,幫助讀者理解整個脈絡。
希望讀者讀過本書後,能夠了解到半導體的根本
作者:井上伸雄
1936年出生於福岡市。1959年畢業於名古屋大學工學部電氣工學科,進入日本電信電話公社(現在的NTT)工作。於該公司的電氣通訊研究所研究開發數位傳輸、數位網路等技術。1989年成為多摩大學的教授,現為該大學的榮譽教授。工學博士。
在電氣通訊研究所工作時,致力於日本數位傳輸的實用化,之後亦參與了高速數位傳輸方式與數位網路的研究開發。從日本開始發展數位通訊產業起,25年來皆致力於數位通訊技術的研究。
1989年離開NTT後,於日經Communication誌(日經BP社)連載網路講座專欄。以此為契機,開始執筆寫書,希望能用簡單易懂的方式說明通訊技術。至今寫過的主要作品包括《情報通信早わかり講座》(共著,日經BP社)、《通信&ネットワークがわかる事典》、《通信のしくみ》、《通信の最新常識》、《図解 通信技術のすべて》(以上皆為日本實業出版社)、《基礎からの通信ネットワーク》(OPTRONICS社)、《「通信」のキホン》、《「電波」のキホン》、《カラー図解でわかる通信のしくみ》(以上皆為SB Creative)、《図解 スマートフォンのしくみ》(PHP研究所)、《モバイル通信のしくみと技術がわかる本》(animo出版)、《通読できてよくわかる電気のしくみ》、《情報通信技術はどのように発達してきたのか》(以上皆為Beret出版)、《圖解電波與光的基礎和運用》(東販出版)等。
興趣是海外旅行(超過70次,曾到訪40個以上的國家),與觀看東京六大學棒球賽。從昭和20年秋的早慶戰以來,幾乎每季都會到神宮球場觀戰,是個老早稻田迷。
藏本貴文
1978年1月出生於香川縣丸龜市。關西學院大學理學部物理學科畢業後,為了在尖端物理的研究與應用上更進一步,進入半導體大廠工作。目前的專業是以微積分、三角函數、複數為工具,用數學式模擬、說明半導體元件的特性。
除了是現役工程師之外,還有個作家副業。撰寫數本以科學、科技為核心的科普書(自著),也和其他作者合作商管書籍、實用書籍。另外,還參與電子書的編輯、製作。
著作包括《数学大百科事典 仕事で使う公式・定理・ルール127》(翔泳社)、《解析学図鑑:微分・積分から微分方程式・数値解析まで》(Ohm社)、《学校では教えてくれない!これ1冊で高校数学のホントの使い方がわかる本》(秀和System)等。
書籍目錄
前言
序章 半導體的世界
1 半導體厲害在什麼地方?
2 半導體的種類與用途
3 如何製造半導體
4 半導體活躍的領域
第1章 半導體是什麼
1-1 半導體以前的半導體
—從礦石收音機到電晶體
1-2 半導體就是這種東西
—溫度與雜質可提高電導率
1-3 製造高純度的半導體結晶
—以柴可拉斯基法製造的矽錠
1-4 半導體內的電子
—自由電子與電洞是「電的運送者」
1-5 半導體可分為n型與p型
—由摻雜了哪種物質決定
1-6 由p型與n型半導體結合而成的二極體
—製成整流器或檢波器
1-7 鑽石是半導體嗎?
—或許能製成究極的半導體
1-8 也存在化合物半導體
—用以製成高速電晶體與LED
半導體之窗 原子的結構
第2章 如何製作電晶體
2-1 發明電晶體的三個男人
—肖克利、巴丁、布拉頓與率領他們的凱利等人的貢獻
2-2 電晶體的運作原理
—肖克利發明的接面型電晶體
2-3 電晶體的高頻化
—使用擴散技術的凸型電晶體登場
2-4 矽(Si)電晶體一躍成為主角
—可在高溫、高電壓下穩定運作
2-5 劃時代的平面化技術
—IC與LSI不可或缺的技術
2-6 目前電晶體的主角:MOSFET
—目前用於IC、LSI的主角
2-7 半導體元件的製作方式(1)
—在半導體基板上正確描繪電路圖樣的技術
2-8 半導體元件的製作方式(2)
—使雜質擴散以製造電晶體
半導體之窗 穿隧二極體的發明
第3章 計算用的半導體
3-1 類比半導體與數位半導體
—計算用的數位半導體
3-2 由nMOS與pMOS組合而成的CMOS
—數位處理過程中不可或缺的電路
3-3 CMOS電路的計算機制
—只用0與1便能進行複雜計算
3-4 IC是什麼?LSI是什麼?
—在同一個半導體基板上製作電子電路
3-5 微處理器:MPU
—在日本計算機廠商的點子之下誕生
3-6 摩爾定律
—半導體的微小化可持續到何時?
3-7 系統LSI的製作方式
—如何設計大規模半導體?
半導體之窗 「英特爾」(Intel)這家公司
第4章 記憶用的半導體
4-1 各種半導體記憶體
—唯讀的ROM與可複寫的RAM
4-2 半導體記憶體的主角:DRAM
—用於電腦的主記憶裝置
4-3 DRAM的結構
—在同一個矽基板上製作MOSFET與電容器
4-4 高速運作的SRAM
—使用正反器的記憶體
4-5 快閃記憶體的原理
—用於USB記憶體與記憶卡
4-6 快閃記憶體的組成
—NAND型與NOR型
4-7 通用記憶體的運作方式
—以取代DRAM與快閃記憶體為目標的次世代記憶體
半導體之窗 無塵室 —對LSI來說,灰塵是大敵—
第5章 感光用、無線通訊用、功率半導體
5-1 將陽光轉變成電能的太陽能電池
—太陽能電池不是電池
5-2 發光二極體:LED
—可將電能直接轉換成光,故效率很高
5-3 藍光LED
—開發核心人員是三位獲得諾貝爾獎的日本人
5-4 發出美麗光芒的半導體雷射
—用於CD、DVD、BD的讀寫與光通訊
5-5 數位相機的眼睛,感光元件
—用於製作相機的眼睛
5-6 無線通訊用的半導體
—可放大微波的半導體
5-7 支撐工業用機械的功率半導體
—在高電壓下運作的半導體
半導體之窗 光的能量
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