電晶體

【物理世界】量子霍爾效應(一):塵埃中洗滌出的整數

【物理世界】量子霍爾效應(一):塵埃中洗滌出的整數
蕭維翰

真的要寫量子霍爾效應,可以寫好幾本書,要從最尖端的進展切入,也會讓讀者摸不著頭緒,這邊我分稿從歷史的起源開始,並只挑一些聽起來真的可以令所有人驚訝的面向。

圖一:霍爾效應的實驗圖示,原本往 x 方向流的電賀受到磁場的影響在 y 方向也形成電壓,變成實驗上可以測量的霍爾電壓, credit: wikipedia

筆者儘管基於工作很常算數學,但上大學後幾乎不常親自動手做數字計算了。前幾個月我在電腦上送出一個滿複雜的積分,幾秒後我得到

\(\displaystyle\frac{-12.56637062125499}{4\pi}\)

不知道讀者們平常做算術的頻率如何,在作業中遇到這種數字會不會覺得很沮喪?分子那一串數字已經無跡可尋,何況底下還除一個 \(4\pi\)?然而有趣是,在電腦有效的位數下,這個組合其實跑出了── \(-1.00000000000000\)

電晶體 (Transistor)

電晶體 (Transistor)
國立台南女子高級中學物理科邱世寬老師/國立彰化師範大學洪連輝教授責任編輯

電晶體(transistor)是半導體元件(semiconductor device)之一,一般常用於電子訊號的放大(amplify)或者當成開關(swich)使用。電晶體也是建構電腦、行動電話(cellular phone)和其他現代電子裝置(electronic device)的基本積木。

超大型積體電路(Very-large-scale Integration)

超大型積體電路(Very-large-scale Integration)
國立台南第一高級中學物理科王俊乃老師/國立彰化師範大學洪連輝教授責任編


超大型積體電路Very-large-scale integration (VLSI)在製造過程中,將上千個以電晶體為主transistor-based的電路整合在一個晶片上的積體電路。在1970年代,當複雜的半導體和 通訊科技開始發展之際,超大型積體電路VLSI也就應運而生,大家熟知的微處理器microprocessor就是一種VLSI裝置。但是當晶片已逐漸複 雜到由數億個電晶體所組成,VLSI這個專有名詞的意義已經不再像當初僅由數千個電晶體為主的電路整合在一個晶片上那麼簡單了。

金氧半場效應電晶體(MOS Field-Effect Transistor. MOSFET)

金氧半場效應電晶體(MOS Field-Effect Transistor. MOSFET)
國立彰化師範大學光電科技研究所張淑貞碩士生/國立彰化師範大學物理學系洪連輝教授責任編輯

被廣泛使用的電子元件,像是用在數位積體電路上,就是金屬-絕緣-半導體電晶體。此元件通道的電流是由閘極電壓透過絕緣層來控制通道的電荷數,但由於大部分此類元件都採用Si為半導體,SiO2為絕緣層,及金屬或是高摻雜的多晶矽為閘極,因此通稱此元件為金氧半場效應電晶體(MOSFET)。