چرا در ساخت تراشه‌ از سیلیکون استفاده می‌شود؟

بنابراین، رسانندگی مواد نیمه‌رسانا مانند سیلیکون را می‌توانیم با افزودن عنصر خارجی به ساختار آن‌ها تغییر دهیم. در واقع، با افزودن عنصر خارجی به ساختار ماده نیمه‌رسانا، تعداد حامل‌های بار آزاد را در آن‌ تغییر می‌دهیم. این ویژگی، در مواد دیگر، مانند رساناها و مواد عایق، وجود ندارد.

تا اینجا فهمیدیم رسانندگی سیلیکون را می‌توانیم با افزودن عنصر خارجی یا افزایش دمای آن، افزایش دهیم. این ویژگی منحصربه‌فرد، سیلیکون را به پای ثابت تمام وسایل الکتریکی تبدیل کرده است.

شاید از خود بپرسید چرا از نیمه‌رساناهای دیگر در ساخت تراشه‌های کامپیوتری استفاده نمی‌شود. نباید فراموش کنیم سیلیکون به‌دلیل فراوان بودن، بسیار ارزان‌تر از نیمه‌رساناهای دیگر است. بنابراین، مهم‌ترین دلایل استفاده از سیلیکون در ساخت تراشه‌های کامپیوتری عبارت‌اند از:

• فراوانی: سیلیکون، دومین عنصر فراوان در پوسته زمین بعد از اکسیژن، به‌راحتی و با هزینه‌ی کم قابل استخراج و تصفیه است. این امر آن را به ماده‌ای ایدئال برای تولید انبوه تراشه‌ها در مقیاس بزرگ تبدیل می‌کند.
• خواص نیمه‌رسانا: سیلیکون ماده‌ای نیمه‌رسانا است؛ یعنی این عنصر می‌تواند هم به‌عنوان رسانا و هم به‌عنوان عایق عمل کند.
• کنترل آسان هدایت الکتریکی: هدایت الکتریکی سیلیکون را می‌توان با ناخالصی‌سازی آن با عناصر دیگر مانند بور یا فسفر، با دقت بالایی کنترل کرد.
• پایداری: سیلیکون ماده‌ای بسیار پایدار و در برابر تغییرات دما و فشار مقاوم است.
• قابلیت رشد اکسید: سیلیکون می‌تواند به‌طور طبیعی یا با قرار گرفتن در کوره، یک لایه اکسید بسیار نازک و با کیفیت بالا روی سطح خود ایجاد کند. این لایه‌ی اکسید برای ساخت ساختارهای عایق و ترانزیستورها ضروری است.
• سازگاری با سایر مواد:‌ سیلیکون با بسیاری از مواد به‌کاررفته در ساخت تراشه‌ها، مانند فلزات، دی‌الکتریک‌ها و فوتورزیست‌ها، سازگار است.

تا اینجا فهمیدیم چرا سیلیکون عنصر منحصربه‌فردی است و از آن در ساخت تراشه‌های کامپیوتری استفاده می‌شود. به احتمال زیاد از خود پرسیده‌اید تراشه‌ها از چه اجزایی تشکیل شده‌اند که از سیلیکون برای ساخت آن‌ها استفاده می‌شود.

تراشه‌های کامپیوتری که به‌عنوان مدارهای مجتمع (IC) نیز شناخته می‌شوند، اجزای پیچیده‌ای هستند که از میلیاردها ترانزیستور، سیم‌پیچ‌ها و سایر اجزای ریز تشکیل شده‌اند. این اجزا با کار کردن در کنار یکدیگر، دستورالعمل‌ها را پردازش و عملکرد کامپیوتر را امکان‌پذیر می‌کنند. ترانزیستورهای به‌کاررفته در تراشه‌ها، جریان الکتریکی را به‌صورت انتخابی عبور می‌دهند.