文組也好懂的半導體 - (3)更多半導體的用處，記憶體、放大器

2023/07/26閱讀時間約 3 分鐘

上一篇題到半導體可以藉由通電改變電阻，進而做成開關，實現運算這個重要的事，這裡再來提其他半導體的妙用

記憶體

半導體做成的記憶體結構其實有很多種，像是六顆MOS組成的SRAM(Static random-access memory, 靜態隨機存取記憶體)、一個電容加上一顆MOS做成的DRAM(Dynamic random-access memory, 動態隨機存取記憶體)、一個改編板的MOS做成的flash

總之半導體可以製作的記憶體有超多種，有的快有的慢，阿為什麼有快的還要用慢的? 因為慢的比較便宜啦，所以記憶體我們都是因地制宜，這也稱為記憶體的class。如果有個地方需要快一點的記憶體，但不需要容量很大，那可以使用最快最貴的SRAM，像是接跟我們電腦的大腦CPU(Central Processing Unit)溝通就是用SRAM。如果是要拿來存程式運行到一半的資料，像是word打一半又開啟youtube，這些資料大多存在DRAM中，因為DRAM便宜一點，可以做得比較大，但又不會很慢。那拿來放A片電影或是出去玩的照片這種，讀起來慢一點也沒關係就放在flash做成的NAND記憶體中好了

https://www.researchgate.net/figure/Illustration-of-memory-gap-Adapted-with-permission-from-45-C-Copyright-2016-The_fig1_356361275

為了讓各位感覺比較明確一點，舉個DRAM來當例子介紹一下，畢竟每種記憶體結構都不一樣，一次講完大家就不想學下去了，我們先有個感覺就好

DRAM是由一個開關(電晶體)以及一個電容組成，這個電容就像是裝電的水桶一樣，你給他一堆電荷他就會存起來。所以今天我用一個電容，一端接地，另一端接在當開關的NMOS在去接到外面，只要我的開關不打開，那電荷就會一值被保存在電容中，直到我想讀取這個記憶體(DRAM)、將開關打開後，如果電容有存電，那就會讀到有電，反之沒存電就會讀到沒電。這樣就是一個記憶體了，我可以把0(沒電)或是1(有電)放在裡面，想要知道時打開開關讀取就好，是不是很方便~

放大器

另一個有點難理解但卻超有用的就是可以做成放大器，就是要放大訊號用的。想想今天如果要打電話，基地台的訊號(就是一種電波)打到手機上一定沒剩多少能量，畢竟大部分都飄走了(別人又不知道你人在那，訊號一定到處亂打的)，這個時候我要怎麼把弱弱的訊號放大回我們可以聽的呢?

這時又用到開關了，想想如果我的開關是只要給0.1V就可以決定是開還是關，可我設定我給一個電源是10V，這時如果當輸入給的是0V，這顆MOS還是關閉的，輸出點就是等校接地，也就是輸出0V，而反之如果我輸入給0.1V，那MOS就會打開，輸出跟10V的電源直接相接，就可以輸出10V了。這代表我只要收到一個0.1V的弱弱訊號，就可以驅動一個10V的的輸出訊號，在把這個訊號拿去給我的喇叭，這樣不就可以聽到超大聲，也就是訊號被放大100倍啦，沒想到這開關也是很強大的吧