01.什么是“半导体”
“半导体”顾名思义，是介于导体与绝缘体之间的物质。
常见的半导体材料有 硅（Si）、锗（Ge）、砷化镓（GaAs） 等。
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| 半导体 |
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硅、锗 |
前面的文章介绍过，半导体的神奇之处在于——可以通过“掺杂”来控制导电性。
掺入五价元素（如磷P） → 增加电子 → n型半导体
掺入三价元素（如硼B） → 增加空穴 → p型半导体
这正是制造各种晶体管与芯片的基础。
02.从半导体到“二极管”
当我们把 p型 与 n型 材料接在一起，就形成了 PN结——这就是二极管的雏形。
二极管的特性：
正向电压（+→−）时导通
反向电压时不导通
这使得它能“只让电流往一个方向流”，像电子世界里的单向阀。
二极管的主要应用：
整流（AC→DC）
保护电路
光发射（LED）
03.从二极管到“晶体管”
如果我们把两个PN结组合起来（PNP 或 NPN），就形成了晶体管（Transistor）。
晶体管可以看作是一个可控的电流放大器或开关。
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晶体管的核心作用：
在电子电路中实现“放大”与“开关”两种功能。
04.MOSFET：现代晶体管的主角
传统的双极型晶体管（BJT）虽然好用，但功耗较大。
于是工程师发明了 MOSFET（金属氧化物半导体场效应晶体管）。
MOSFET 利用“电压控制电流”的方式来工作。
它有三个主要电极：
Gate（栅极）
Source（源极）
Drain（漏极）
MOSFET 的种类
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| NMOS |
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| PMOS |
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05.CMOS：互补的力量
CMOS = Complementary MOS，即互补金属氧化物半导体。
它同时使用 NMOS 和 PMOS。
特点：
当NMOS导通时，PMOS关闭；
当PMOS导通时，NMOS关闭；
几乎没有静态功耗；
是现代CPU、GPU、DRAM的基础。
06.LSI：大规模集成电路的诞生
当上千个MOSFET被集成到一块硅片上，就诞生了LSI（Large Scale Integration）。
后来发展为 VLSI（百万级）、ULSI（亿级）。
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| LSI |
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| VLSI |
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| ULSI |
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07.逻辑的世界：NAND 与 NOR 门
逻辑电路的核心是“开与关”的组合。
最常见的基础逻辑门就是 NAND（与非） 和 NOR（或非）。
💡 为什么 NAND 最重要？
因为只要有 NAND 门，就可以组合出所有逻辑函数（与、或、非等）。
CPU 中的所有逻辑运算、指令译码、控制信号，最终都是由成千上万个 NAND 门组成的。
08.记忆的世界：DRAM 的基本结构
DRAM（动态随机存取存储器） 是最基础的存储电路。
每个存储单元由：
1 个晶体管（T）
1 个电容（C）
组成 → 1T1C 单元
工作原理：
电容中有电荷 → 表示“1”
电容无电荷 → 表示“0”
因电荷会泄漏，所以需要不断刷新（Refresh）
09.CPU：所有逻辑的集合
CPU（中央处理器）就是由大量CMOS逻辑电路组成的LSI。
它的内部结构包括：
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| ALU
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| 寄存器组 |
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| 控制单元 |
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| Cache/Memory接口 |
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10.SoC：系统级集成
随着工艺进步，我们已不再只集成逻辑，而是把 CPU、GPU、内存、I/O接口 全部放在一块芯片上。
这种芯片叫 SoC（System on Chip）。
现代智能手机、平板、AI加速器几乎全都采用 SoC。
它是 CMOS + LSI + DRAM + NAND + 模拟电路 的终极结合。
11.小结
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一句话总结：
二极管让电流“单向”，晶体管让电流“可控”，
MOSFET让晶体管“高效”，CMOS让电路“低耗”，
LSI让电路“智能”，最终诞生了CPU与SoC的世界。