不一样的作业,不一样的收获

        ——从沙子到芯片的奥秘

      人民越来越幸福的生活源于祖国的越来越强大,祖国的强大在于科技的发展,一说科技的发展我首先想到的是我国科学家自主研发的芯片。

      从依赖外国进口,到被封锁打压,到我们有了自己的芯片,这段科技的长征路增长了我们的国威和志气。为了培养学生的民族自豪感和科学研究精神,让他们了解芯片的诞生的过程,我布置了一个特殊的作业——调查研究从沙子到芯片的奥秘。

大部分同学都查阅了资料有的还进行了整理和记录,如下图

根据同学们的整理我又做了补充,将这一知识与初中化学相关的知识整理如下:

      硅能用作芯片主要有以下原因。

        首先,硅的导电性介于导体和绝缘体之间,属于半导体。这种特性使得硅可以通过一些方式(如掺杂杂质)来精准地控制其导电性,从而制造出具有不同功能的电子元件,这是芯片能够实现复杂电路功能的基础。

        其次,硅在自然界中储量丰富,相比其他可能的材料获取成本较低,这有利于大规模的工业生产。

        另外,硅的化学性质相对稳定,在芯片制造的高温、复杂化学环境等工艺过程中能够保持性能稳定,为制造高质量、高可靠性的芯片提供了保障。

        硅为什么能做半导体呢,物质的用途有其性质决定,性质由其结构决定。硅是半导体主要是由其原子结构决定的。

        硅原子最外层有4个电子。在晶体硅中,每个硅原子会与周围4个硅原子形成共价键,使得这些电子被束缚在共价键中,在一般情况下,没有可以自由移动的电子,所以硅晶体在纯净状态下导电性差,类似绝缘体。

      但是,当受到热激发或者掺杂其他元素时,情况就会改变。例如,温度升高,部分电子会获得足够的能量挣脱共价键的束缚成为自由电子,从而可以导电;如果在硅中掺杂像磷这样最外层有5个电子的元素,就会有一个多余的电子很容易成为自由电子,进而提高导电性;如果掺杂最外层有3个电子的硼元素,会产生一个空穴,也能帮助硅导电。这些特性使得硅表现出介于导体和绝缘体之间的半导体性质。

以上图片可以生动形象的表达出了芯片的制作过程。

      生活幸福了我们更不能忘了发展的坚毅,要想在世界上保持立足之地吾辈必须继续努力!

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