生活中有哪些技术是由凝聚态物理的研究成果转化而来的？ 第1页

这题的答案毫无疑问是半导体了，半导体可以说是凝聚态物理对人类生活影响最大的领域了。半导体器件也是“很凝聚态”的器件，因为半导体器件就是一个个实心块块，外面接几根导线，没有什么内部结构。这种器件称为固态器件（solid state device），好处就是非常耐操（robust）。半导体最重要的应用就是集成电路（IC），基于半导体的集成电路把人类带进了信息时代，深刻的改变了人类的生活。

比如说存储器。以前我们记录数据只能用磁带，软盘这种东西，这些东西容易损坏，容量也很小。而现在我们可以很方便的用各种半导体器件，比如U盘，存储卡来存储海量的数据。一个小小的SD卡，外观上就像一个微缩软盘，但容量相当于后者的数万倍。

然而半导体是一种非常“多才多艺”的材料，除了可以用来计算，还可以干很多事。比如发电：

变电，比如交流转直流，直流转交流，直流电变压，交流电变频等等都要用到半导体。甚至是风扇调速这种简单的功能也要通过半导体可控硅来实现。目前高压直流输电（HVDC）成为最有潜力的输电技术。

照明。人类一直到发明了电灯泡，照明的手段和祖先用火把，油灯照明没什么区别，都是靠烧东西来照明。然而这种照明方式一方面效率很低，颜色也不好看，只能发出橘黄色的光。如果想产生白光，需要把物体加热到6000度，远远超出任何材料的熔点。后来虽然发明了气体放电光源（日光灯，霓虹灯，钠灯），但这些光源体积庞大，需要高压，用起来不方便。

然而LED的发明改变了这一切。LED是直接进行电光转化，效率极高。LED是全固态器件，使用寿命长，非常可靠，怎么摔也摔不坏。使用LED的手电筒只要几节电池，就可以产生雪白雪白的灯光。

LED除了照明，更重要的用途是作为液晶显示器的背光。LED背光可以极大的缩小液晶显示器的体积，让更轻薄的显示器成为可能。如今我们已经是生活在一个被屏幕包围的世界，比如笔记本，智能手机，平板电脑，这一切没有LED是不可想象的。

半导体晶体管最初是为了取代电真空器件发明的。然而很神奇的是，除了二极管，三极管，很多电真空器件也可以开发出对应的半导体版本。就好像很多粒子物理的现象都可以找到凝聚态版本。比如光电管，最早的光电管是利用光电效应，光子在金属薄膜上打出电子，然后电子被阳极收集形成电流：

然而这个过程也可以在半导体中实现。光子在半导体中可以打出电子空穴对，然后这些电子和空穴在电场作用下移动，也可以产生电流：

光电倍增管可以把光产生的电子逐级放大，所以是目前最灵敏的光电探测器。然而半导体也有雪崩效应，也可以用来做雪崩二极管：

还有微波器件。以前大功率的微波需要用速调管产生。得益于新一代宽禁带半导体的发展，用半导体晶体管也可以产生大功率的微波。虽然单个器件功率不高，但它体积小，可以把很多个器件排列在一起，这样也能产生足够功率的微波：

那么用很多个微波器件产生一个器件的微波功率有什么好处吗？这个好处大了去了，因为每个微波源是独立的，它们的相位可以任意调节，这样我们就可以通过调节相位，使得发射出来的微波在某个方向干涉加强，形成一束很窄的，指向性很好的微波。这种技术称为相控阵技术，利用这种技术研制的相控阵雷达扫描速度远超机械雷达，可以追踪多个目标，同时可以减少被追踪的机会。这都是得益于半导体微波器件的发展相控阵雷达才成为可能。