Materialet som används i datorchips, främst kisel, har flera viktiga egenskaper som gör dem idealiska för att fungera som switchar som styr elflödet:
* halvledarbeteende: Detta är den viktigaste egenskapen. Silicon är en halvledare, vilket innebär att dess elektriska konduktivitet ligger mellan en ledares (som koppar) och en isolator (som gummi). Detta gör att dess konduktivitet exakt kan kontrolleras genom att lägga till föroreningar (doping) och applicera spänning. Genom att lägga till specifika föroreningar (som bor eller fosfor) skapar vi regioner med antingen ett överskott (p-typ) eller underskott (n-typ) av elektroner. Gränssnittet mellan kisel av p-typ och n-typ bildar en diod, en enkelriktad ventil för elektricitet, och kombinationen av flera P-N-korsningar bildar transistorer, de grundläggande växlingselementen i chips.
* Kontrollerbar konduktivitet: Konduktiviteten hos halvledarmaterialet kan kontrolleras exakt genom att variera den applicerade spänningen. En liten spänningsförändring kan växla kisel från ett tillstånd med hög resistens (off) till ett lågresistensstillstånd, vilket möjliggör effektiv växling.
* Förmåga att miniatyrs: Kisel kan enkelt bearbetas och mönstras vid extremt små skalor med fotolitografi. Detta gör att miljarder transistorer kan integreras i ett enda chip, vilket möjliggör kraftfulla och kompakta datorer.
* överflöd och kostnadseffektivitet: Silicon är ett lätt tillgängligt och relativt billigt material, vilket gör det ekonomiskt hållbart för massproduktion av datorchips.
* Hög renhet: Tillverkningsprocessen säkerställer extremt hög renhet av kisel, vilket minimerar defekter som kan störa chips elektriska egenskaper och tillförlitlighet.
* Termisk stabilitet: Silicon behåller sina halvledaregenskaper över ett brett spektrum av temperaturer, vilket säkerställer tillförlitlig drift även under varierande förhållanden.
Sammanfattningsvis gör kombinationen av halvledarbeteende, kontrollerbar konduktivitet, miniatyriserbarhet, överflöd, hög renhet och termisk stabilitet kisel och andra relaterade halvledarmaterial exceptionellt lämpliga för att bygga de otroligt komplexa och effektiva växlingskretsar som finns i datorchips.
