零
感觉上一集写的不太好,不清晰,没有用自己的话描述
再来一遍
物质的组成
原子(不带电)包括 原子核 和 核外电子(带负电)
原子核包括 质子(带正电) 和 中子
(质子所带的正电量=核外电子所带的负电量)
电流的形成
自由电子定向移动形成电流
导体导电的原因
部分电子可以在外部电场的驱动下脱离原子核的束缚,定向移动到正载
非导体不能导电的原因
原子核对核外电子的束缚太强,不能脱离原子核的束缚,能够自由移动的电子太少
导体和绝缘体
导体和绝缘体没有明显的边界,导电性受外部环境的影响
理论上,只要外部加载的电压足够大,一定可以击穿,都可以导电,嘿嘿
定向移动的方向
电子带负电,向着正电的 方向移动
原子核可以看作不动(其实在做无规则的运动)
电流的方向
负电荷定向移动的反方向
金属导电
金属导电依赖于自由电子
电解液导电
电解液导电依赖于自由移动的正负离子
(正离子和负离子都会定向移动)
有无大量可自由移动的电荷，是能否导电的根本判断依据
短路
回路中的电阻太小,导致回路电流很大,Q=I2R,产生的热量很大,超过元器件的承载范围
白炽灯
钨丝一端接电源正极,一端接电源负极,钨丝的熔点高,电阻大,产生热量,热辐射让灯丝发光,且不会烧断
(玻璃罩中充入惰性气体,避免高温钨丝于氧气接触发生氧化烧断)
白炽灯发光的底层逻辑
电流让钨丝发热到白炽温度→灯丝内粒子获得高能→电子从高能级跃迁到低能级→多余能量以「可见光电磁波」的形式辐射出来→宏观上就是钨丝发光
真空二极管
单向导电性 : 只有阳极接上电源正极,电子才能到达阳极,形成回路(当阳极接电源负极时,电子不能到达阳极,不导通)
真空三极管
真空三极管就是在真空二极管上添加一个栅极
只有当阳极接电源正极时,才会导通电路
当栅极负电压增大时,对阴极的排斥力增强,穿过栅极的电子数量大幅减少,阳极电流减小
当栅极负电压减小时,对阴极的排斥力减小,穿过栅极的电子数量大幅增加,阳极电流增大
(栅极一般不接正电压,会吸附电子)
桥式整流电路 (二极管的应用之一)
这个电路实现了交流电的充分利用
实现了从
到
的利用
半导体二极管
常温纯硅导电性极弱,接近于绝缘体,但是掺杂后的硅 会成为导电性可控的半导体
(实际的电子元器件都是使用掺杂硅,就是半导体硅)
- N(Negetive)型硅 : 掺磷P,多出大量自由电子(电子带负电)
- P(Positive)型硅 : 掺硼B,多出大量空穴(空穴带正电)
纯硅
硅的核外电子结构是 si )2 )8 )4
最外层4个电子,是不稳定结构,硅像上面图片一样连接,形成8电子稳定结构
接上电池之后,电池无法吸引硅中的电子离开,也无法输入新的电子,此时不导电,这也是纯硅不导电的原因
P型半导体(掺杂了硼的硅)
硼B的核外电子结构是 B )2 )3
最外层有3个电子,与硅相连,会有一个空穴,其他电子可以移动来填充这个空穴
负极输入负电荷填充空穴,再被正极吸引,形成回路
N型半导体(掺杂了磷的硅)
磷P的核外电子结构是 P )2 )8 )5
最外层有5个电子,与硅相连,会多出来一个电子
电池负极输入新的负电荷,同性相斥,推动负电荷向正极移动
电池正极吸引负电荷
此时N型半导体处于导通状态
N型掺杂+P型掺杂
N区自由电子负电,P区有带正电的空穴,会吸引自由电子扩散填充
左边失去电子带正电,右边得到电子带负电,这个区域就是耗尽层(PN结 )
电源负极输入电子,推动电子向右移动
电源正极吸引电子
形成回路
若把电源反过来(如图所示)
电源负极向空穴中输入电子,用来填充空穴
电源正极吸引电子
新的负电荷无法跨过
简单来说半导体二极管 :
P型掺杂区有空穴,N型掺杂区有自由电子
在二者边界处形成了PN结(N型边界处失去电子带正电,P型边界处得到电子带负电),这个PN结区域的形成一个电场
-
当N极接电源负极,P极接电源正极时,电源的电场会抵消掉PN结产生的电场,电源负极的电子推动N极的电子移动(同性相斥),电源正极的电子吸引P极的电子(异性相吸),构成回路
-
当N极接电源正极,P极接电源负极时 ,电源的点成会增强PN结产生的电场,不会构成回路
所以只有N极接电源负极时,才能构成回路
晶体管transister
上面我们已经知道了二极管的单向导电性原因
(正向会削弱PN结内的电场,形成电流
反向会增大PN结内的电场,反向截止----->即单向导电型)
晶体管就是这样的结构(如图所示) : 两个N极,一个P极
之前知道了PN结的单向导电性
只有N极连接电源负载,推动电子移动到正极,P极连接电源正载,吸引电子移动,才能导通
所以这个图如果直接源极接负极载,漏极接正载,无法导通(如下图所示)
如果把栅极也接入正载,栅极的上面聚集负电荷,下面聚集正电荷,会形成反型层 ,此时PN结不再存在,电路导通
简单来说晶体管 :
- 当栅极不接入电源正极时
由于单项导电性,右侧二极管不导通,反而PN结形成的电场变大
由于右侧没有导通,左侧也不会导通 - 当栅极接入电源正极时,电子被吸引到上面,形成完整回路
byte单位换算
1TB=1024GB
1GB=1024MB
1MB=1024KB
1KB=1024B(byte,字节)
1B=8bit(比特)
计算机存储器的分类
- 按照读写特性
RAM(随机存取存储器) : 可读写,断电丢数据
ROM(只读存储器) : 只读,断电保数据 - 按照物理位置
内存(DDR4,DDR5内存条)
外存(U盘)
CPU缓存
内存
内存的概念
内存(主流为RAMrandom access memory随机存取存储器) : 是计算机中用于临时高速存储数据和程序指令的核心硬件
CPU要处理的所有数据,必须先加载到内存中才能被读取和运算
内存的高速读写特性 eg
- 计算机开机时,会把系统核心程序,驱动从硬盘加载到内存
- 打开软件文件时,会把对应的程序指令,数据从硬盘加载到内存
- CPU直接从内存中高速读写数据和指令进行运算,运算结果也会先临时存在内存中
- 关闭软件/关机时,内存中的临时数据和指令会被清除,重要数据需要提前保存在硬盘中
如果没有内存,CPU只能从硬盘读取数据,会 因速度不匹配导致计算机运行卡顿到几乎无法使用
DRAM的结构
1T1C 是 DRAM 的最基础存储单元
(上图中最下面的线是位线 ,最上面的线是字线)
电容存储的是有电 和没电 ,代表0/1
一个1T1C结构存储一个bit数据
(电容的带电量小于0.55是0,大于0.55是1)
(电容充满电是1.1伏特,没有充电是0伏特)
电容配置一个mos管,这个mos管时访问电容的开关
当mos管的栅极通正电时,电路导通,可以对电容进行充放电(存储0/1的数据)
DDR5内存
它有65536行(就是65536根字线),有8192列(就是8192个位线)
当一条字线被电压激活时,一整行的8192个电容就会被接入到对应的位线上去
刷新操作(解决晶体管漏电问题)
- 先把所有位线上的电压固定在0.55伏特
- 若电容是充满电的状态(1.1伏特),由于电容上的电压高,位线上的电压底,那么电容上的电荷就会流动到位线上,电容的电压就会减小,位线的电压就会变大,在位线的末端有一个感应放大电路,这个感应放大电路会将这个位线电压放大的变化放大,直接把位线的电压发达到1.1伏特,充满电容到1.1伏特
- 若电容是0伏特状态,由于电容上的电压底,位线上的电压高,位线上的电压会增大,接下来感应放大电路会放大位线上的电压变化,直接把位线上的电压变为0伏特,这时电容就会变为0伏特
感应放大电路,这个电路可以感应到位线上电压的细小变化,感应到变化之后会把这个变化放大
读取数据
刷新操作时,感应放大电路上的电压就是一行的数据,直接将位线上的电压读取就行了