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半導体素子と集積回路について知る
私たちが普段使っている スマートフォンやパソコン、 さらには家電製品や自動車まで、 多くのデジタル機器には、 半導体素子や集積回路が欠かせません。 このレッスンでは、 半導体素子と集積回路について 学びましょう。 半導体素子とは、 半導体を素材として作られた 回路素子のことです。 半導体は、導体と絶縁体の 中間的な性質を持ち、 この特性を利用して電流を制御します。 コンピュータの CPU や主記憶装置は、 シリコンやゲルマニウムなどの 半導体材料で作られています。 これらの装置は、 計算や記憶を行うための 微小な回路で構成され、 その一つ一つの単位を素子と呼びます。 素子はトランジスタやダイオード、 コンデンサーといった部品で 成り立っています。 集積回路、通称 IC は、 トランジスタやダイオード、 抵抗といった素子を ひとつのシリコン基板上に集積し、 演算や記憶の機能を持たせたものです。 なおトランジスタは、 ３つ以上の電極を持つ素子で、 増幅、発信、変調などの機能を持ちます。 ダイオードは、 電流を１方向にのみ流す素子です。 また抵抗は、電流の流れを制限調整します。 これらの回路は非常に小型化されており、 一般には「チップ」とも呼ばれます。 また、１つのチップにどれだけ多くの素子が 集積されているかを示す指標を 集積度といい、 その集積度によって、 LSI や VLSI などに分類されます。 集積回路は、 １個の IC チップの中に集積されている 素子数により、 表のように分類されます。 なお素子数は概略としての目安で、 厳密な定義ではありません。 また、近年ではこれらの区別は、 あまり厳密に行われなくなってきました。 集積回路にはいくつかの種類があります。 まずトランジスタの種類によって分類される バイポーラ型と CMOS 型があります。 バイポーラ型は、 バイポーラトランジスタを用いた 集積回路で、 主に高速なスイッチングが必要な 用途に使われます。 一方で MOS トランジスタを用いる CMOS 型は、 低消費電力が求められる用途に 適しています。 また、バイポーラ型と CMOS 型の 両方の特性を併せ持った BiCMOS 型もあり、 それぞれのメリットを生かし、 全体的な消費電力を抑えながらも、 高速で高い駆動能力を 実現することができます。…
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