问题

固态硬盘,固态照明(LED)为什么被称为「固态」?

回答
“固态”这个词,用在固态硬盘(SSD)和固态照明(LED)身上,其实指向的都是同一个核心概念:它们都不是依靠传统的机械运动部件来工作的。

在固态硬盘出现之前,我们最熟悉的存储设备是机械硬盘,也就是我们常说的HDD(Hard Disk Drive)。HDD的原理大家可能都见过,或者至少想象过。它里面有一个高速旋转的盘片,就像黑胶唱片一样,还有一个叫做“读写磁头”的小东西,在盘片上方非常非常近的距离上来回移动,读取或者写入数据。这个“移动”就是它的机械运动。磁头需要精密的机械臂来驱动,盘片也需要马达来带动旋转。所以,HDD就是一个典型的“有活动部件”的设备。

而固态硬盘SSD,它的存储介质是半导体存储芯片,最常见的比如NAND闪存。这些芯片里面没有会旋转的盘片,也没有需要来回移动的磁头。数据是直接以电荷的形式存储在半导体材料的特定区域,通过电子信号的读写来实现的。整个过程都是电子在半导体材料内部的“流动”和“驻留”,没有宏观的、看得见的机械运动。你可以想象成,它不像HDD那样需要一个“翻页”或“移动”的过程来找到信息,而是像一个巨大的电子表格,你要找哪个单元格,直接“点”一下就行了。这种工作方式,没有机械磨损,也就没有传统意义上的“机械故障”,所以被称为“固态”。

同样,“固态照明”这个词,也是为了与传统的照明方式做区分。我们最熟悉的传统照明就是白炽灯泡。白炽灯是通过电流加热灯丝,让灯丝发出高温,从而发光。这个“加热”的过程,虽然没有大的机械部件,但灯丝本身是实体材料,而且高温工作必然伴随着材料的损耗和蒸发,寿命相对有限。

而LED,也就是发光二极管,它的发光原理是基于半导体材料的特性。当电流通过LED芯片中的半导体材料时,电子和空穴会在PN结附近复合,并将能量以光子的形式释放出来,从而发光。这个过程完全是电子和空穴在半导体材料内部的相互作用,是一种纯粹的电子学现象,没有任何机械运动。一个LED就是一个小小的半导体器件,它没有灯丝,没有玻璃灯泡,也没有需要移动的部件。所以,它这种“固体材料直接发光”的工作方式,自然就被冠以“固态”之名。

所以,“固态”这个词,无论是用在硬盘还是照明上,核心都是在强调其不依赖于机械运动,而是通过半导体材料的电子特性来实现功能。这不仅带来了体积更小、更耐用、更节能等优点,也代表着一种技术上的进步,从机械化走向了电子化、集成化。

网友意见

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这是个挺复杂的问题。

首先是“Solid State”和“固体”并非一一对应的术语。电气意义上Solid State是指没有机械部件的。这个词显然在英语中也是借用(或者说误用)术语。最早的来源来自于电工领域对三极管继电器的称呼——Solid State Relay,意即“固定型态”继电器,与电磁驱动的继电器不同它没有机械部件,因此它是一个不会变的整体,也即Solid State。

这一称呼一直延续下来,被相对广泛地用于指代许多被电子电路替代的机械产品,以及开始用于指称一些代替了原来含有非“固态”组成部分的元件。例如固态加速度传感器(没有液体)、固态显示器(没有电子束),固态电池(没有电解液)等。但实际上这一称呼多是滥用,因为许多新原理的元件并非不存在机械或非固态部分,只是做的非常小和/或封装了起来实现了免维护,例如固态加速度传感器、固态显示器等。

所以最终,根据Wiki的定义,固态电子是指完全由固态材料制造、且其中电流完全被固体材料包裹的电路或设备。显然这一定义是模糊的,但是由于本身Solid State这个词就是一个意会词,也就没法追究其精确定义了。

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