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❒ 電容(Capacitor)
「電容」是利用「電壓」來儲存能量的元件，儲存能量的方式是儲存「電能」，也就是用來暫時儲存電荷(電子與電洞)的元件，電容的構造如＜圖一(a)＞所示。通常中央使用一層絕緣材料夾在兩層金屬電極之間製作成電容元件。知識力www.ansforce.com。
➤充電(Charge)：當電容兩端分別連接電池的正極與負極時，電子(Electron)由負極注入電容而電洞(Hole)由正極注入電容，由於電容中央是絕緣體，電子與電洞注入電容後隔著絕緣體遙遙相望卻無法相通，電子與電洞不斷地注入以後會不斷地累積在絕緣體兩端，就好像是將電子與電洞「儲存」在電容內一樣，如＜圖二(b)＞所示，這個動作稱為「充電」。
➤放電(Discharge)：此時若將電池移去，而用金屬導線將電容兩端的電極連接在某一個主動元件(例如：燈泡)，則原先儲存在電容的電子與電洞則向外流出，如＜圖二(c)＞所示，這個動作稱為「放電」，看看＜圖二＞中電容充電和放電的情形，不是好像一個小電池一樣嗎？

圖一　電容的充電與放電。

在積體電路(IC)中，電容是非常重要的被動元件，特別是應用在記憶體中，一般是將積體電路中微小的金屬導線連接一層絕緣體，來暫時儲存電荷。DRAM使用一個電晶體(MOS)與一個電容來儲存一個位元(bit)的資料(一個0或一個1)，如＜圖二(a)＞所示，當電晶體(MOS)不導通時沒有電子流過，電容沒有電荷，代表這一個位元的資料是0，如＜圖二(b)＞所示；當電晶體(MOS)導通時(在閘極施加正電壓)，電子會由源極流向汲極，電容有電荷，代表這一個位元的資料是1，為了要將這些流過來的電荷「儲存起來」，因此必須使用一個微小的電容，如＜圖二(c)＞所示，DRAM就是因為電容需要時間充電，所以速度比SRAM還慢。

圖二　動態隨機存取記憶體(DRAM)的結構與工作原理示意圖。

❒ 介電常數(Dielectric constant)
絕緣材料的絕緣特性通常使用「介電常數(Dielectric constant)」的大小來代表，「K」就是指介電常數。
➤介電常數大(High K)的絕緣材料：代表這種絕緣材料容易吸引電子與電洞，所以適合用來製作「電容」，因為電容原本就是用來吸引(儲存)電子與電洞的。
➤介電常數小(Low K)的絕緣材料：代表這種絕緣材料不容易儲存電子與電洞，所以適合用來製作積體電路(IC)內多層導線之間的「絕緣層」，這樣電子才可以在多層導線之間自由流動而不會被吸引(儲存)。

❒ 動態隨機存取記憶體的缺點
動態隨機存取記憶體(DRAM)是以1個電晶體加上1個電容來儲存1個位元(1bit)的資料，由於傳統DRAM的電容都是使用「氧化矽」做為絕緣體，氧化矽的介電常數不夠大(K值不夠大)，因此不容易吸引(儲存)電子與電洞，造成必須不停地補充電子與電洞，所以稱為「動態(Dynamic)」，只要電腦的電源關閉，電容所儲存的電子與電洞就會流失，DRAM所儲存的資料也就會流失。

要解決這個問題，最簡單的就是使用介電常數夠大(K值夠大)的材料來取代「氧化矽」做為絕緣體，讓電子與電洞可以儲存在電容裡不會流失。目前業界使用「鈦鋯酸鉛(PZT)」或「鉭鉍酸鍶(SBT)」這種介電常數很大(K值很大)的「鐵電材料(Ferroelectric material)」來取代氧化矽，則可以儲存電子與電洞不會流失，讓原本「揮發性」的動態隨機存取記憶體(DRAM)變成「非揮發性」的記憶體稱為「鐵電隨機存取記憶體(FRAM：Ferroelectric RAM)」。
 

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