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半導体デバイスの仕組みを教えてください

はじめまして。 CPUやメモリなどのデバイスは半導体で出来ていると聞きます。 1.半導体のどのような性質が CPU やメモリを実現するのでしょうか? 2.その性質は何故に実現するのでしょうか? 半導体に関しては、 ・価電子帯と伝導帯のバンドギャップが狭く、その幅は温度に依存する。 ・N型(電子)、P型(ホール)があり、ドーピングによってその伝導度が大きく変化する。 と理解しております。 まことに不躾な質問ではございますが、宜しく御教示くださいますよう、お願い致します。

noname#230358
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みんなの回答

  • 回答No.3
noname#230359
noname#230359

半導体に関しては基本をご存知のようですから、考えかただけ。 CPUもメモリも演算回路が基本になっていると考えていいと思います。半導体という部屋が1階と2階で2つ繋がっているとします。 屋上に洗濯物を干そうと思うのですが、2階へ通じるドアが空かないので1階の人は干せません。この場合、1階は順バイアス、2階は逆バイアス。2階へ通じるドアが空いている場合のみ屋上に出られる。つまり、1X1=1(演算)。1が順バイアス。でもTrの動作は順バイアスだけが重要では有りませんから、あくまでも「たとえ」です。 逆に屋上の洗濯物を取り出すときも同じです。2階の上に洗濯物がある(場所が判っている。CPUやメモリでいえばアドレス:番地)ので、演算結果が1のときのみ洗濯物が取りこめる。 これを町内で繋げれば、CPUでもメモリASICでも作れる。 たとえが酷すぎましたか・・・・

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質問者からのお礼

御回答ありがとうございました。 演算回路のご説明、とても分かりやすいです! 具体的に云うと、 屋上まで「+電荷(ホール)」を運ぶ時に、一階がp型で、二階がn型と云うことですよね?あれ?そうすると、ドアが開くと云うのはどう云うこと? いや、もう少し考えれば分かる気がする! ありがとうございました。

  • 回答No.2
noname#230359
noname#230359

製造プロセスを割と細かく記載されているサイト見つけましたので参考にしてください。

参考URL:
http://www.planet.ne.jp/kniwa/

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質問者からのお礼

御回答ありがとう御座いました。 デバイスはP型半導体とN型半導体の接合を複数組み合わせているということが分かりました。 要するに電流の向き、流れを制御して論理回路を作るということなんでしょうか? ありがとう御座いました。

  • 回答No.1
noname#230359
noname#230359

多分とっても長くなるので省略してしまいますが、例えばトランジスタのNPN接合型の場合Bに流す電流によりC・E間がON・OFFします。 これは内部の電子移動により起こるわけですが、Bの電流でC・E間をスイッチ制御できるわけです。 (細かいことは半導体の基礎理論の本がたくさん出ていますので参考にしてください) CPU等が可能なわけ、ベースに使っているシリコーンウエハーは半導体ではなく不導体です。 その上にN・Pの半導体を印刷?していくわけですが、すべて半導体で電気回路を作れてしまうのです。 例えばダイオードは電気の流れは一方通行ですが、実は反対側から見れば抵抗として使えるわけでして、確かツェナーダイオードを反対から使うとコンデンサ効果があったと思います。 抵抗・コンデンサ・ダイオード・トランジスタ・FETがシリコンの上に印刷形成し、導体に近いシリコーンでパターンをつくりつなげれば、ほら回路の出来上がりと。 かなり、はしょりました、解りにくいでしょうね。 初歩むけ図解解説付きの本が多数出ていますので探してください。

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質問者からのお礼

御回答ありがとう御座いました。 初歩向きの図解解説書を拝読します。 基本は、  N型とP型の半導体を組み合わせて電流を制御し、論理回路を作り、  これを組み合わせるとCPUやメモリが出来る ということで良いのでしょうか? 半導体の物性からCPUとメモリの動作までの道程がほとほと遠く感じられていたのですが、 雰囲気が分かった気がします。 ありがとうございました。

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