為什么電源ic要制作在半導體上？
IC 指集成電路，做在半導體上是因為半導體是適合實現(xiàn)晶體管的材料，而晶體管正是現(xiàn)在絕大多數電路的核心器件。
不過這里我想多寫一點東西，追本溯源從“電路”的開端開始。
不過這里我想多寫一點東西，追本溯源從“電路”的開端開始。
物理課上大家都聽過麥克斯韋方程預言了電磁波的存在，然后赫茲的實驗證明了電磁波存在，后馬可尼實現(xiàn)了無線電通信。
初的無線電接收機使用的是一類稱為“檢波器”的裝置，然而檢波器作為接收機的性能是非常糟糕的。首先它的頻率響應很難控制，導致各種亂七八糟的干擾信號都會被觸發(fā)檢波器；另一方面它對信號強度的要求也很高，導致發(fā)射端的功率非常大。更糟的是當時的發(fā)射設備也非常簡陋，只有火花塞之類的裝置，這種設備只能發(fā)送類似方波的信號，而學過信號與系統(tǒng)的都知道方波的頻譜有多寬……所以當時的無線電只能通過莫爾斯碼交流，調頻調幅什么的都是天方夜譚。
為了解決這些問題，人們想了很多的方法，但是除了通過LC諧振電路實現(xiàn)了大功率正弦發(fā)生器之外，別的進展都不大。隨著這一項改進，到了1907年，人們終于次成功實現(xiàn)了AM廣播。
初的無線電接收機使用的是一類稱為“檢波器”的裝置，然而檢波器作為接收機的性能是非常糟糕的。首先它的頻率響應很難控制，導致各種亂七八糟的干擾信號都會被觸發(fā)檢波器；另一方面它對信號強度的要求也很高，導致發(fā)射端的功率非常大。更糟的是當時的發(fā)射設備也非常簡陋，只有火花塞之類的裝置，這種設備只能發(fā)送類似方波的信號，而學過信號與系統(tǒng)的都知道方波的頻譜有多寬……所以當時的無線電只能通過莫爾斯碼交流，調頻調幅什么的都是天方夜譚。
為了解決這些問題，人們想了很多的方法，但是除了通過LC諧振電路實現(xiàn)了大功率正弦發(fā)生器之外，別的進展都不大。隨著這一項改進，到了1907年，人們終于次成功實現(xiàn)了AM廣播。
然而1907年重要的進展并不是AM廣播，也不是同年發(fā)現(xiàn)的LED，而是真空三極管的發(fā)明，
這個在燈泡的表親構成了將來所有電路的基礎。
真空三極管的重要性在于這是個能夠實現(xiàn)放大電路的器件。有了放大電路的加入使得無線通信對于發(fā)射機功率的要求一下降低了好幾個數量級，同時通信距離也大大增加了。
不過事情當然沒有這么簡單，真空三極管發(fā)明于1907年，但是直到1912年Armstrong （通信電路領域的祖師爺）發(fā)明再生接收機之前沒有人意識到這個器件的威力。到了1917年Armstrong 終于通過正反饋實現(xiàn)了有實際用途的增益，并在此基礎上完成了超外差式接收機，直到今天相當多的RF接收機依然在使用這一結構。
這個在燈泡的表親構成了將來所有電路的基礎。
真空三極管的重要性在于這是個能夠實現(xiàn)放大電路的器件。有了放大電路的加入使得無線通信對于發(fā)射機功率的要求一下降低了好幾個數量級，同時通信距離也大大增加了。
不過事情當然沒有這么簡單，真空三極管發(fā)明于1907年，但是直到1912年Armstrong （通信電路領域的祖師爺）發(fā)明再生接收機之前沒有人意識到這個器件的威力。到了1917年Armstrong 終于通過正反饋實現(xiàn)了有實際用途的增益，并在此基礎上完成了超外差式接收機，直到今天相當多的RF接收機依然在使用這一結構。
為什么說三極管是放大電路的基礎？
中學電路三巨頭：電阻、電容、電感都是二端器件，輸入端輸出端無法分開，共享負載。單純使用這些元件只能組合出分壓或是分流電路，而無法放大一個信號。
而有了三極管，輸出端與輸入端得以分開，可以通過輸入端控制輸出端信號。再給輸入端和輸出端分配不同大小的負載，就可以實現(xiàn)大于1的增益。
中學電路三巨頭：電阻、電容、電感都是二端器件，輸入端輸出端無法分開，共享負載。單純使用這些元件只能組合出分壓或是分流電路，而無法放大一個信號。
而有了三極管，輸出端與輸入端得以分開，可以通過輸入端控制輸出端信號。再給輸入端和輸出端分配不同大小的負載，就可以實現(xiàn)大于1的增益。
有了電子管，無線電終于得以真正的實用化。
但是接下來，另一項需求將電路由真空管時代推向了固體電路時代——那就是計算機。
但是接下來，另一項需求將電路由真空管時代推向了固體電路時代——那就是計算機。
電路領域大致可以分為兩大塊，一是通信（發(fā)射機、接收機），一是計算（處理器、寄存器）。
大概到了二戰(zhàn)的時代，電子管基本上已經可以滿足當時的通信需求了。基于電子管的無線電設備雖然昂貴嬌氣，但是畢竟消耗量不大（Armstrong的超外差接收機只需要5個電子管），所以大家用著也沒覺得有什么問題。
然而二戰(zhàn)期間計算需求急劇增加，傳統(tǒng)的機械計算機已經不堪重負，電子計算機的需求異常迫切。
接下來大家都知道了，美國人搞出了ENIAC，臺圖靈完全的電子計算機。ENIAC消耗了17000個以上的電子管，代價是重量接近30噸，以及幾乎每天都會有損壞的電子管需要替換。
這樣的開銷顯然讓人，于是尋找一種更小、更廉價、更可靠的器件來代替電子管就成了研究者們的新目標。
大概到了二戰(zhàn)的時代，電子管基本上已經可以滿足當時的通信需求了。基于電子管的無線電設備雖然昂貴嬌氣，但是畢竟消耗量不大（Armstrong的超外差接收機只需要5個電子管），所以大家用著也沒覺得有什么問題。
然而二戰(zhàn)期間計算需求急劇增加，傳統(tǒng)的機械計算機已經不堪重負，電子計算機的需求異常迫切。
接下來大家都知道了，美國人搞出了ENIAC，臺圖靈完全的電子計算機。ENIAC消耗了17000個以上的電子管，代價是重量接近30噸，以及幾乎每天都會有損壞的電子管需要替換。
這樣的開銷顯然讓人，于是尋找一種更小、更廉價、更可靠的器件來代替電子管就成了研究者們的新目標。
實際上金屬氧化物晶體二極管早就已經發(fā)明了，ENIAC 里也使用了大量的二極管?？上ФO管和電阻電容電感一樣，因為是二端器件所以沒法單獨完成放大或是計算。
在1922年，蘇聯(lián)工程師Losev 利用紅鋅礦二極管的負阻抗特性成功實現(xiàn)了一個放大電路，可惜由于紅鋅礦的所以沒有實用化。后來據說Losev 曾進行過硅晶體管的研究，不過隨后二戰(zhàn)爆發(fā)，他死于列寧格勒圍城戰(zhàn)中，相關的研究記錄也全部丟失了。
在大洋彼岸，1925年加拿大的Lilienfeld 個提出了場效應管（結型場效應管，JFET）的設計理念，提出了在半導體材料上實現(xiàn)類似電子管功能的想法。然而受限與當時的工藝水平，這個想法一直沒有實現(xiàn)。
在1922年，蘇聯(lián)工程師Losev 利用紅鋅礦二極管的負阻抗特性成功實現(xiàn)了一個放大電路，可惜由于紅鋅礦的所以沒有實用化。后來據說Losev 曾進行過硅晶體管的研究，不過隨后二戰(zhàn)爆發(fā)，他死于列寧格勒圍城戰(zhàn)中，相關的研究記錄也全部丟失了。
在大洋彼岸，1925年加拿大的Lilienfeld 個提出了場效應管（結型場效應管，JFET）的設計理念，提出了在半導體材料上實現(xiàn)類似電子管功能的想法。然而受限與當時的工藝水平，這個想法一直沒有實現(xiàn)。
個將晶體三極管變?yōu)楝F(xiàn)實的，是巴丁和布拉頓，他們發(fā)明了雙極晶體管（BJT），并與發(fā)明了P/N結二極管的肖克來一起獲得了諾貝爾獎。
初的雙極晶體管是點接觸構造的，看過圖片就知道這種結構有多復雜
不過一年之后（1948年），肖克來利用自己在P/N結二極管上的經驗，設計了結型構造的雙極性晶體管，這一結構立即成了BJT的標準結構，并服役今。
此后，除了少數特殊領域（高溫、大功率……）BJT 迅速取代了電子管，電子計算機的成本和體積都大大減小了。
經歷了這一飛躍之后，人們自然會開始想：
由于電子計算機大部分器件都是晶體管組成的邏輯門，而晶體管，都是由半導體材料制造的。自然而然地，人們就會希望把所有晶體管集中在同一塊半導體上，而不是制造一堆獨立的晶體管再手工連接起來。
接下來的嘗試，就是將印刷電路板上做過的事情在半導體上再做一次。不過由于材質和工藝精度的要求，直到1958-1959年，基爾比和諾伊斯才先后實現(xiàn)了集成電路——將晶體管、電阻、電容和導線集成在同一塊半導體上。
不過一年之后（1948年），肖克來利用自己在P/N結二極管上的經驗，設計了結型構造的雙極性晶體管，這一結構立即成了BJT的標準結構，并服役今。
此后，除了少數特殊領域（高溫、大功率……）BJT 迅速取代了電子管，電子計算機的成本和體積都大大減小了。
經歷了這一飛躍之后，人們自然會開始想：
由于電子計算機大部分器件都是晶體管組成的邏輯門，而晶體管，都是由半導體材料制造的。自然而然地，人們就會希望把所有晶體管集中在同一塊半導體上，而不是制造一堆獨立的晶體管再手工連接起來。
接下來的嘗試，就是將印刷電路板上做過的事情在半導體上再做一次。不過由于材質和工藝精度的要求，直到1958-1959年，基爾比和諾伊斯才先后實現(xiàn)了集成電路——將晶體管、電阻、電容和導線集成在同一塊半導體上。
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