固態電子元件

固態電子元件（英語：Solid-state electronics）是指那些完全使用固體電子材料、並利用束縛於其內電子或者其他載子導電的電路元件。^[1]這一概念經常用來與早期的技術如真空管等作比較。並且，「固態」一詞還特別地將電子-機械綜合設備，例如繼電器、開關和硬碟，和其他具有活動件的設備排除開外。^[2]^[3]雖然固態電子元件材料包括結晶體、多晶體、無定形體，並且包括導體、絕緣體和半導體，固態電子元件還是以結晶半導體為主。^[4]^[5]

通常的固態元件包括電晶體、微處理器晶片以及動態隨機存取存儲器（Dynamic random-access memory (DRAM)）等。動態隨機存取存儲器在計算機及其相關產品中應用廣泛，而且最近的固態硬碟有取代傳統機械旋轉式硬碟的趨勢。固態電子元件的行為涉及了大量的電磁學、量子力學過程。固態電子元件的概念在1950年代和1960年代開始變得流行，那段時間業界經歷了真空管到半導體二極體和之後的電晶體的技術轉變。後來，積體電路（integrated circuit (IC)）、發光二極體（light-emitting diode (LED)）以及液晶顯示器（liquid-crystal display (LCD)）等成為了固態電子設備研究的新成果。^[6]

概要

在固態電子元件中，電流被約束在固態物質之中，並設計特定的方式讓它關斷或者方法。可以通過兩種方式理解電流：一種是傳統的帶有負電荷電子，另一種是帶有正電荷的電洞（electron holes）。在有的半導體中，電流主要是流動的電子，而在另一類半導體中，電流主要是流動的電洞。上述兩種電流的組成成分都被成為「載子」。

對於數據存儲設備，固態元件比傳統的硬碟等更快、更可靠，但是在現階段通常更昂貴。雖然固態元件的價格不斷在下降，磁碟、磁帶以及光碟也不斷在改善其性能價格比，這一市場的競爭依然激烈。

第一個固態電子元件可以追溯到1930年代用在無線電接收器中的檢波器。一個外表類似鬍鬚的導線被放置並與固態材料（例如鍺）接觸，從而通過接觸結效應（contact junction effect）探測無線電訊號。^[7]不過，固態電子元件的蓬勃發展還是要到之後1947年電晶體的發明之後。日後的大部分科技產品都與它直接關係。

在1960年代和1970年代，用電晶體代替了笨重，易碎，耗能的真空管，這不僅在技術上而且在人們的生活習慣上都掀起了一場革命，這使得第一個真正的便攜式消費電子產品成為可能，例如電晶體收音機，盒式磁帶播放機，對講機對講機和石英手錶，以及第一批實用的計算機和手機。

固態電子設備的示例包括微處理器晶片，LED燈，太陽能電池，相機中使用的電荷耦合元件（CCD）圖像傳感器和半導體雷射器。

參考文獻

^ Martin H. Weik, Fiber optics standard dictionary, p.937, Birkhäuser, 1997 ISBN 978-0-412-12241-5.
^ Lawrence J. Kamm, Understanding electro-mechanical engineering,p.174, John Wiley and Sons, 1995 ISBN 978-0-7803-1031-5.
^ Sabrie Soloman, Sensors handbook, page 23.18, McGraw-Hill Professional, 1998 ISBN 978-0-07-059630-6.
^ John Sydney Blakemore, Solid state physics, pp.1-3, Cambridge University Press, 1985 ISBN 978-0-521-31391-9.
^ Richard C. Jaeger, Travis N. Blalock, Microelectronic circuit design, pp.46-47, McGraw-Hill Professional, 2003 ISBN 978-0-07-250503-0.
^ Murty, B.S.; Shankar, P.; Raj, Baldev; et al. Textbook of Nanoscience and Nanotechnology. Springer Science and Business Media. 2013: 108–109 [2020-12-16]. ISBN 978-3642280306. （原始內容存檔於2017-12-29）.
^ "Solid state" （頁面存檔備份，存於網際網路檔案館）, The Free Dictionary

延伸閱讀

Netbook Trends and Solid-State Technology Forecast (PDF). pricegrabber.com. : 7 [2009-01-28]. （原始內容 (PDF)存檔於2009-02-26）.

外部連結

[1] Martin H. Weik, Fiber optics standard dictionary, p.937, Birkhäuser, 1997 ISBN 978-0-412-12241-5.

[2] Lawrence J. Kamm, Understanding electro-mechanical engineering,p.174, John Wiley and Sons, 1995 ISBN 978-0-7803-1031-5.

[3] Sabrie Soloman, Sensors handbook, page 23.18, McGraw-Hill Professional, 1998 ISBN 978-0-07-059630-6.

[4] John Sydney Blakemore, Solid state physics, pp.1-3, Cambridge University Press, 1985 ISBN 978-0-521-31391-9.

[5] Richard C. Jaeger, Travis N. Blalock, Microelectronic circuit design, pp.46-47, McGraw-Hill Professional, 2003 ISBN 978-0-07-250503-0.

[Murty-6] Murty, B.S.; Shankar, P.; Raj, Baldev; et al. Textbook of Nanoscience and Nanotechnology. Springer Science and Business Media. 2013: 108–109 [2020-12-16]. ISBN 978-3642280306. （原始內容存檔於2017-12-29）.

[7] "Solid state" （頁面存檔備份，存於網際網路檔案館）, The Free Dictionary

[1]

[2]

[3]

[4]

[5]

[6]

[7]

固態電子元件

目次

概要

相關條目

參考文獻

延伸閱讀

外部連結