糊口中，咱们感触良多东西越大越好，比方屋子。

也有良多东西，咱们感触小一些更好，比方手机。

如今的手机屏幕时常会做得对比大，然而厚度、分量比二三十年前的“老大大”要小太多了。咱们如今能够“拿着”手机外出，但老大大给人的感触貌似要“扛着”它外出。“老大大”成效很简单，根底上只可打电话；自然了，以它阿谁块头，要用来防身也行。即使那时真要把“老大大”做得像如今手机，有这么多成效，那就得做得更大，揣摸得“背着”外出了——不领会的还感触背的是钢琴。

最先的祈望机也是个硕大无朋，有好几层楼那末高，运算的时刻须要良多人在内部往返跑来跑去地接线——真是办事健身两不误。如今能把电子产物做得这么小、完结“微型化”，这边面的科学叫做“微电子学”。那末是何如完结微型化的呢？原本即是把从来的一大堆东西，变为了一个小小的芯片。

变形记

关于电脑来讲，“芯片”确切像人的“心脏”同样急迫，但从成效上看，它原本更像人的大脑。芯片的影响紧要有两方面：一方面是运算治理，能像学理科同样算出来良多东西；另一方面是数据储备，能像学文科那样背下来良多东西。芯片真能够说是“文理双全”的“最强壮脑”。

创造芯片所用的是一种半导体材料，叫做“硅”。它的来历特殊广，最紧要的来历是一些沙子和碎石，也能够说芯片是用沙子“变”来的。自然，把沙子变为芯片靠的不是点石成金，更不是掐诀念咒，而是一套特殊繁杂的安排和加工经过。

沙子的紧要成份是二氧化硅，创造芯片须要把沙子凝结，经过化学反映将其变为硅单质，做成单晶硅的“柱子”，尔后像切黄瓜同样把柱子切成硅片。“芯片”就因而这个硅片为基底，经过挥发、溅射、化学气相淀积等一系列法子在硅片的表面生成出一层薄膜，尔后把这一层薄膜刻成咱们须要的图形。

因而咱们须要的电学器件、电路现实上是经过一层一层膜的图形化来完结的，这个经过是在一个平面赶上行加工，叫做“平面加工工艺”。这有点像咱们摊煎饼，会在衬底上先刷一层酱，再刷一层辣椒，再撒葱花，再放薄脆。芯片加工的经过紧要即是一再生成薄膜，停止图形化的经过。

芯片图案内部的连线特殊细，几纳米或许十几纳米。制做芯片的成本特殊高，有意候做一批芯片大概须要耗费几万万乃至上亿国民币，但能够一次做良多硅片，每张硅片又能够做成良多个小芯片，平衡下来一个芯片大概只需几块钱、几十块钱。为甚么要做小？第一是为了微型化，手机须要做小；第二是为了消沉成本，做得越小，一次做出来的数目越多，成本就越低。

甚么是半导体

芯片的安排、加工法子、封装测试等方面都须要洪量的钻研，钻研芯片的行业被称为“半导体行业”。有的人一听，会误感触这个行业是创造收音机的，由于用半导体材料创造的收音机曾经很盛行。现实上半导体这类材料不单能用来做收音机，其更大的奉献在于制做芯片。

人们大概对“导体”这个词很熟练，像铜、铁这类具备较好导电特征的材料就被称为“导体”，而像陶瓷、橡胶这类导电本能极差的材料被称为“绝缘体”。导体之因而能导电，是由于内部包含了洪量能够自如挪动的“导电粒子”，称为“载流子”。拿金属来讲，金属原子的原子核才能有限，而原子最外层的电子特殊活跃，原子核“管不住”，就成了“自如电子”。金属包含洪量的自如电子，因而能够导电。而陶瓷中的自如电子一些，险些不能导电。

顾名思义，“半导体”即是导电本能介于“导体”和“绝缘体”之间的材料，能够说是“双方倒”。尤为是掺入一些杂质以后的半导体材料，会有必然的导电性，但倒是能够被“操控”的。因而由半导体材料做出来的器件，在某些前提下能够导电，而在另一些前提下不能导电，具备“让你导电你就导电，让你不导电你就不导电”的特征。如斯就可以够做出来具备“开关”的电子元件，而在电子摆设中通罕用1和0这类开关的通断来示意，再用1和0构成二进制的数字进交运算和储备，表白百般音信，芯片即是操纵如斯的道理做出来的。

不过，半导体不单能用来做芯片，还能用来做“炒酸奶”。

何如克己炒酸奶

何如用半导体做“炒酸奶”？自然不是把半导体材料做为食材，而是做为加工东西。所谓的“炒酸奶”是用一个能够制冷的铁板，把酸奶倒入锅中，搅和至片状。这个锅之因而能制冷，用的即是“半导体系冷片”，此中的道理叫做“第二热电效应”。

第二热电效应也叫“珀耳帖效应”，这个效应是说把两种不同的导电材料串连在一同，通电以后，两个讨论离别涌现吸热和放热的形势。咱们罕用的“半导体系冷片”即是把两种搀杂不同杂质的半导体材料相串连，通电以后一端放热，而另一端吸热制冷，造成“热泵”。

大概有人会说，既然这叫“第二热电效应”，那就必定有“第一热电效应”呀。确切，第一热电效应又叫“塞贝克效应”，它与第二热电效应的经过恰恰相悖——即使两种导体或许半导体构成一个回路，两头来往点的温度不同（比方把两个端头离别放在冷水和开水中），就会造成电流，也会有响应的电压。操纵这类形势，就可以够把温度记号变化成电记号来衡量温度，所谓“温差发机电”操纵的即是这个道理。

原本尚有“第三热电效应”（也叫“汤姆逊效应”），说的是一个导体或半导体，即使两头有温差而且有电流经过的话，就会吸热或许放热（除了电阻产热除外）。

“炒酸奶”的机械和一些车载冰箱操纵的都是“第二热电效应”。原本你从网上买个半导体系冷片，放在平底锅或许铁板下停止改变，没准就可以克己炒酸奶的机械。借使在半导体系冷片上再加一个塑料泡沫箱子，还能克己一个容易冰箱。不过克己的时刻要特殊留神用电平安哦。

如斯说来，手机、沙子和炒酸奶的共通之处就在于，都和半导体材料有着“纠纷不清”的关连。

本文选自《这日，你更博识了吗》，这本书从常日小事启程来诠释科学门道，体例波及数学、物理学、生物学等诸多学科，满盈了机警、诙谐的插图以及相当罕见却饱含科学的底细，在哄堂大笑之余提高科学素质及治理题目的才能，领悟学问的魅力以及博识的情趣。点击“浏览原文”便可采办。

做家：张宇识

编纂：吴青

排版：雷颖

题图来历：图虫创意

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