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用两面各写着男厕女厕的一扇门来讲解半导体


   
   用两面各写着男厕女厕的一扇门来讲解半导体
   
   (北京基督教圣爱团契家庭教会)徐永海

   
   2019年10月17日
   
   
   1、
   
   在网上看到:在湖南省长沙市湘江风光带,湘雅路与湘江路交会处,有一个公共厕所,是男女共用的无性别公厕厕所。门上即写着“男厕”,也写着“女厕”。虽然该厕所是男女共用,不过厕所内每个蹲位都是有隔间的,安全隐私方面还是能够保证的。
   
   而正常厕所,如果门上写着“男厕”,男人可以进入,女人是不会进入的。如果门上写着“女厕”,女人可以进入,男人是不会进入的。
   
   一列火车,在第一节车厢和第二节车厢之间,有一扇门,在这扇门上,一面写着“男厕(P)”,另一面写着“女厕(N)”。
   
   男人,从第一节车厢的门进入,走到第一、二节车厢之间时,看到门上写着“男厕(P)”,自然认为第二节车厢是男厕(P),而会进入第二节车厢,并从第二节车厢(P)出来。
   
   女人,从第一节车厢的门进入,走到第一、二节车厢之间时,看到门上写着“男厕(P)”,自然认为第二节车厢是男厕(P),而不会进入第二节车厢,而不会从第二节车厢(P)出来。
   
   由于,门的第一节车厢那面写着“男厕(P),自然门的第二节车厢这面写的就是“女厕(N)”。
   
   男人,从第二节车厢的门进入,走到第一、二节车厢之间时,看到门上写着“女厕(N)”。自然认为第一节车厢是“女厕(N)”,而不会进入第一节车厢,而不从第一节车厢(N)出来。
   
   女人,从第二节车厢的门进入,走到第一、二节车厢之间时,看到门上写着“女厕(N)”,自然认为第一节车厢是“女厕(N)”,而会进入第一节车厢,并会从第一节车厢(N)出来。
   
   综上所述,从第一节车厢(N)出来的都是女人,从第二节(P)出来的都是男人。
   
   
   2
   
   半导体也是如此,如二极管中,p型半导体和n型半导体形成pn结,pn结所具有的特殊结构,使得电流只能单一方向通过,反向阻断。如同一扇门,一面写着“男厕(P)”,另一面写着“女厕(N)”。从P极(阳极)出来的只能是“空穴电流”,从N极(阴极)出来的只能是“电子电流”。
   
   在半导体物理学中,电流分为两种,一种是“空穴电流”,另一种是“电子电流”。在二极管中:
   
   “空穴电流”,可以从N极(阴极)进入,从P极(阳极)出来。但是,不能从P极(阳极)进入,从N极(阴极)出来。
   
   “电子电流”,可以从P极(阳极)进入,从N极(阴极)出来。但是,不能从N极(阴极)进入,从P极(阳极)出来。
   
   电流分为两种,从电池正极出来的都是“空穴电流”,从负极出来的都是“电子电流”。
   
   
   3、
   
   一列火车具有3节车厢,第一、二节车厢之间时,第二、三节车厢之间,都有这样的门。
   
   女人(电子电流),从第一节车厢的门进入第一节车厢(发射极e),当走到第一、二节车厢之间(np结)时,看到门上写着“男厕(P)”,自然认为第二节车厢是男厕(P),而不会进入第二节车厢。
   
   男人(空穴电流),从第二节车厢的门进入第二节车厢(基极b),当走到第一、二节车厢之间(pn结)时,看到门上写着“女厕(N)”,自然认为第一节车厢是“女厕(N)”,而不会进入第一节车厢。
   
   并且在第二节车厢(基极b)中的男人(空穴电流),走到第二、三节车厢之间(pn结)时,看到门上也写着“女厕(N)”,自然认为第三节车厢是“女厕(N)”,而不会进入第三节车厢。
   
   但是,可是:
   
   当同时女人(电子电流)走进第一节车厢(发射极e)时,同时男人(空穴电流)走进第二节车厢(基极b)时,(假设,比喻,女人、男人都同时发出声音,说不是厕所);这时,女人(电子电流)就可以从第一节车厢(发射极e),通过第一、二节车厢之间的门(np结),进入第二节车厢(基极b)。当然,这时,男人(空穴电流),也可以从第二节车厢,通过第一、二节车厢之间的门(pn结),进入第一节车厢。
   
   并且,女人(电子电流)从第一节车厢,通过第一、二节车厢之间的门(np结),进入第二节车厢(基极b)后,并走到第二、三节车厢之间(pn结)时,看到门上写着“女厕(N)”,自然认为第三节车厢是“女厕(N)”,而会进入第三节车厢(集电极c)。
   
   4
   
   这如同是个NPN型的三极管。
   
   NPN三极管,它是由2块N型半导体中间夹着一块P型半导体所组成。它的原理应当是,发射极e传入的是“电子电流”,基极b传入的是“空穴电流”;当它们不同时传入时,借着半导体的反向阻断,都是“关”。当它们同时传入时,是“开”,发射极e传入的“电子电流”,就会流向基极b,并接着流向集电极c。
   
   PNP三极管,它是由2块P型半导体中间夹着一块N型半导体所组成。它的原理应当是,发射极e传入的是“空穴电流”,基极b传入的是“电子电流”;当它们不同时传入时,借着半导体的反向阻断,都是“关”。当它们同时传入时,是“开”,发射极e传入的“空穴电流”,就会流向基极b,并接着流向集电极c。
   
   在一个芯片上,可以具有上亿个三极管,借着每个三极管的“开”、“关”,而带来计算机,带来电脑,带来人工智能。这些都是建立在半导体的“反向阻断”基础上,建立在“电子电流”、“空穴电流”同时出现时可以突破“反向阻断”基础上。
   
   
   5
   
   可是,这里有个问题,极大的问题!就是,在我们中学的物理学课本上,我们学到是只是:电流是电子流动的反方向,电流是从正极流向负极,电子是从负极流向正极。电流只有一种。
   
   而在半导体物理学上,不得不引入“电子电流”、“空穴电流”,电流具有两种。并且这两种电流之间应当具有相互的吸引力,使得,当“电子电流”、“空穴电流”这两种电流同时出现时,它们就可以冲破半导体的反向阻断。
   
   电流具有两种,“电子电流”、“空穴电流”。如果说,电子在导体内流动,我们还好理解;那么空穴如何流动,就非常不好理解了。
   
   电子电流、空穴电流的本来面目到底是什么?为什么相互之间有吸引力?这个力的本来面目是什么?我们应当问问?
   
   中国科学院郭汉英研究员说过:“物理学并不是一个已完成的逻辑体系。相反,它每时每刻都存在着一些观念上的巨大混乱。科学发展的历史正预示着,一场新的变革正在酝酿,并且迟早会到来,物理学正面临新的挑战、酝酿新的突破”。
   
   物理学一定是正面临新的挑战、酝酿新的突破。
   
   为此我是进行了30多年的研究,提出了新的观点,并完成了论文(书)《上帝的科学——宇宙精神的终极与科学信仰的统一》(20多万字),其中的前言三《相信上帝可以带来物理学的新突破》和导论四《相信上帝才能认清宇宙的本来面目》论述了这些。
   
   
   徐永海,住北京市西城区德胜门外新风南里10号楼6门501室,邮政编码:100088,座机电话:86-10-82082198,手机电话:18600229405(不能微信——8月5日微信被封,但可以电话、电报等),电子邮件:[email protected],目前微信号:xuyonghai-1960
   
   
   附:《相信上帝可以带来物理学的新突破》
   
   
   相信上帝可以带来物理学的新突破
   ——进一步理解相对论来探索宇宙的本来面目
   ——《上帝的科学》前言三(前言第3部分)
   
   徐永海
   
     
     我上小学的时候,还是在文革时期,家里又穷,父母又没有文化,家里没有什么书,我没有读过几本课外书。小学四年级时,我才读到了第一本课外书,是《西游记》。当读到孙悟空飞行了十万八千里,但依旧没有跳出如来佛的手心里时,感到很奇怪。是如来佛的手心比十万八千里还大呢,还是这十万八千里就在这如来佛的手心里。多年后,想到,应当是,一、“十万八千里”是真的;二、如来佛的手并不大(“不满一尺”)也是真的;三、只是这“十万八千里”就在这不大的手心里。
     
     1984年我从北京医学院毕业后,分配到北京温泉结核病医院当医生,我的第一个病人是北京航空学院的一个工作人员,第二个病人是北京大学物理系的一个研究生……。那时我还只是住院医师,规定一周才能回家一次,平时24小时不能离开医院,并且尽量都在病房里。在空闲的时候,我就时常与这些有学问的病人讨论“相对论”等。当时,我想,如果我们的速度是无限大时,相对于我们来说,整个宇宙就应当会成为“零点”。一定是,一、相对于静止者来说,宇宙真的很大,具有百亿光年长的距离,具有千亿多的星系,具有千亿千亿多的星球。二、相对于“速度是无限大”的高速飞行者来说,这如此宏大的宇宙也真的是在一个“点”内。
     
     1989年我信主后,我认识到,宇宙的本来面目(本身)一定是个“点”,并且这个“点”一定是在上帝的手心里,一定是真的存在上帝。只有是真的存在上帝,只有整个宇宙真的是在上帝的手心里;才能相对于静止,宇宙展现出来的是如此的宏大;才能相对于不同速度,宇宙展现出来的是不同大小;才能相对于速度无限大,宇宙展现出来的是“零点”。
     
     在前面(前言的第2部分)我论述了“耶稣就是那唯一的救主、唯一的主宰、唯一的上帝”。如果根本就不存在上帝,那么“耶稣就是唯一的救主、唯一的主宰、唯一的上帝”也就不可信了。为此在这里,我从物理学角度来论述,整个宇宙确实是在一个“点”内,确实是在上帝的手心里,是真的存在上帝。同时从“整个宇宙都在一个点内”出发,来探索磁力、光波、能量、电流、芯片等等的本来面目,以此来打开“认识宇宙奥秘”的大门。
     
   (1)、科学帮助我们知道,宇宙本身是个点,并且整个宇宙都在上帝的手心里
     
     地球围绕太阳的运动速度是29公里/秒,太阳带着地球在银河系中的运动速度是250公里/秒,地球是以极高的速度在运动中。一些光是从前面迎头撞向地球,光撞到地球的速度应当是“光速加上地球的速度”。另一些光是从后面追尾撞向地球,光撞到地球的速度应当是“光速减去地球的速度”。
     
     可是在1887年的迈克耳逊-莫雷实验中却发现,不论是从前面迎头撞到地球的光,还是从后面追尾撞到地球的光,它们相对于我们地球的速度都是一样的,不加,不减。即不论我们如何运动,光相对于我们的速度都是一样的,都是30万公里/秒;即不论我们以多么快的速度飞行,光永远以30万公里/秒的速度快于我们。此为“光速不变”。
     
     如你用1年的时间绕着整个宇宙空间飞行一圈,你是和一束光的前端同时从地球出发,再返回到地球。虽然你的速度是非常的快,但是在飞行中你会发现,这束光的速度比你的速度还要再快上30万公里/秒,光相对你的速度不变。(这束光可想象是个百亿光年长的火车,一节节车厢是连续着以30万公里/秒的速度在超你)。

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