從零開始學電子之基礎篇

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“我們已經知道，物體按照它們的導電性能可以分為導體、半導體和絕緣體。例如銅、鋁、金、銀等金屬，它們的導電本領都很大，是良好的導體。橡膠、塑料、電木等導電本領很小，是絕緣體。制造半導體器件的主要材料是硅、鍺、砷化鎵等，它們的導電本領比導體小而比絕緣體大，叫做半導體。結構完整且不含有雜質的純凈半導體叫做本征半導體。物體導電本領的大小可以用電阻率來表示。金屬導體的電阻率大約在10^-6 歐姆*米（俺注：歐姆*米是電阻率的單位）以下，絕緣體的電阻率大約在10^7 歐*米以上，半導體的電阻率介于二者之間，大約在10^-6~10^7 歐*米之間。例如銅的電阻率是1.67*10^-8 歐*米，而室溫時純鍺的電阻率是0.47 歐*米，純硅的電阻率是2.15*10^3 歐*米，制作外延襯底用的硅單晶材料的電阻率大約在10^-5~10^-4 歐*米之間，制作器件一般用的外延片，其外延層的電阻率約為千分之幾到百分之幾 歐*米范圍。”
——摘自《半導體物理基礎》 鄭福潔 吳士忠主編

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關于上面的這段話中比較重要的概念，我都用黑體加粗了。
因為我們不是半導體器件專業的，所以沒有必要很深入地了解其中的專業術語。
但是對于其中的基本概念，我們還是要有所了解和掌握的。
比方說，什么叫做“半導體”、“本征半導體”、“電阻率”等。
關于電阻率是這樣定義的：
“某種材料制成的長1米、橫截面積為1平方毫米，在常溫下（20℃時）的電阻值，稱作這種材料的電阻率。電阻率的單位是歐姆·米(Ω·m)”。

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“半導體的導電性能究竟有哪些特點呢？大致可以歸納為以下幾個方面：
1）半導體的電阻率對溫度反應靈敏。純凈半導體的電阻率隨溫度變化很顯著，并且電阻率隨溫度的升高而下降。例如純鍺，當溫度從20攝氏度升高到30攝氏度時，電阻率就降低一半左右。而金屬的電阻率隨溫度的變化比較小，而且隨著溫度的升高電阻率增大。
2）微量雜質能顯著地改變半導體的電阻率。例如在純硅中摻入6*10^21/立方米的雜質磷或銻，即在硅中摻入千萬分之一的雜質，就能使它的電阻率從2.15*10^3 歐*米減小到0.01 歐*米左右，降低了20萬倍。晶格結構完整與否對半導體的導電性能有極大的影響。因此制作半導體器件時除人為地在半導體中摻入有用雜質來控制半導體的導電性能外，還要嚴格防止一些有害雜質對半導體的污染；以免改變半導體的導電性能，使生產出來的器件質量下降，甚至報廢。但是在金屬中含有少量的雜質時，看不出電阻率會有什么顯著的變化。
3）適當的光照可以使半導體的電阻率發生顯著改變。當某種頻率的光照射到半導體上時，會使半導體的電阻率顯著下降，這種現象叫做光電導。自動控制中用到的光敏電阻就是利用半導體的光電導特性來制成的。但是，金屬電阻率不受光照的影響。
總之，半導體的導電性能非常靈敏地依賴于外界條件、材料的純度以及晶格結構的完整性等。”
——摘自《半導體物理基礎》 鄭福潔 吳士忠主編

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我想大家對于上面的這段話還是應該比較容易理解的。
關鍵是大家要理解半導體（例如硅）材料的敏感性（對光、磁、熱、電等），以及微量的雜質（無論是人為摻入的還是本身就有的）對半導體材料的導電性能帶來的重大影響。
總而言之，半導體材料是一種“敏感材料”，這正是其能夠制作半導體器件的重要原因之一。

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那么制作二極管即PN結的硅材料是純凈硅呢還是摻雜硅呢？

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預知后事如何，且聽下回分解。
時間不早了，祝大家晚安。
再見。

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好的，親愛的朋友們，我們來自五湖四海，為了同一個目標走到了一起，那就是——共同學習、一起進步！
無論你在青藏高原，還是在舟山群島；無論你在大興安嶺原始森林，還是在海南天涯海角，網絡都把距離縮短到眼前。
在當今這個信息爆炸、知識爆炸的年代里，只有不斷地攀登、不斷地超越，我們才有可能在這個競爭的社會里擁有一席之地，才有可能贏得別人的尊重與理解。
讓我們大家攜起手來，共同書寫美好、壯麗的人生！

演說到此結束，謝謝大家

忽悠八你

呱唧，呱唧……
蜈蚣說的好啊，歡迎蜈蚣再來一個，大家說要不要
蜈蚣啊，你問領導提拔你的事咋樣了啊？

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呵呵，領導對我說：“你給我拔腚滾蛋！！！”。

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OK，以上純屬玩笑，如有雷同，實屬巧合，本人概不負責。

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好的，我們書歸正傳！
上回書中，我們對本征半導體（例如純硅材料）和摻雜半導體（例如摻雜硅材料）的性質略為了解了一下。
下面呢，我們繼續對半導體材料（主要是硅材料）的性質作一下更加深入的了解和掌握。

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說明：
以下論述參考了《數字電子技術基礎》 清華大學電子學教研室編 高等教育出版社 1985年版

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大家知道：“知識是一個累積和沉淀的過程”。
我所講的可能有些朋友早就學過，我只是在“借題發揮”而已。
我們不應該忘記所有的老師、前輩們對于電子技術的普及和發展所作出的努力。他們就像是“階梯”，如果沒有他們的努力任何人也不可能攀登到頂峰。
在此向所有的老師以及前輩們表示崇高的敬意！

演說到此結束。

忽悠八你

牛噸說過：“俺就是在NB也是站在巨人的腦殼上的”。哈哈~~~

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忽悠八你同學說的非常好。
不過牛頓好像不是這樣說的哦，牛頓說“是站在巨人的肩膀上”不是腦殼上哦。
在說了，牛頓從來沒有說過自己很NB哦。呵呵

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好了，下面呢我們對“導體”、“絕緣體”以及“半導體”的導電機理做一個一般性的概述。

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我們所生活的這個世界是一個“物質世界”。
我們上初中的時候就了解過物質的“微觀世界”。例如物質是由分子組成的，而分子是由原子組成的，原子是由原子核以及核外電子組成的。
這里的“微觀世界”當然是我們所無法直覺的世界，你用肉眼看不到物質的微觀世界。但你不能說你看不到“物質世界”，為什么？因為一切宏觀物體都是由微觀物質組成的，雖然我們看不到微觀物質，但是我們看得見由微觀物質組成的“宏觀物體”，即由大量的微粒組成的“宏觀表象”。

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“物質的導電性能為什么會有差異呢？根本原因是由于物質內部的原子和原子的結合方式和原子本身的結構。我們知道，原子是由帶正電的原子核以及帶負電的電子組成的，而電子又分為幾層圍繞著原子核不停地運動”
——摘自《數字電子技術基礎》 清華大學電子學教研室 編

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對于上面的這段話，我的理解是：原子是由原子核以及核外電子組成的。原子核帶有一定數量的正電荷，電子呢則帶有一個負電荷。在一個原子中，正常的狀態下，原子核中的正電荷總數與核外電子的負電荷總數是相等的，總電荷數量等于正電荷數量加上負電荷數量等于零。因為正、負電荷的極性是相反的。

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這個圖呢是一個“原子結構的簡略示意圖”。
當然，這個圖是不準確的。如果要“準確”的畫出原子的結構圖基本上是不可能的。呵呵
在這里呢只是想借這個圖說明一下，呵呵
1.假設這個原子的原子核帶有250個正電荷，那么必然它的核外電子的數量是250個。那么總電荷數量就等于250+（-250）=0。
2.大家可以看出來，“在原子中，核外電子是分層圍繞著原子核運動的”。
層是空間的（電子的運動不是平面運動的而是空間運動），每一層中所能容納的電子的數量是有限的。電子將盡量的排滿最內層，然后向外層排列。
電子不僅僅繞原子核做“旋轉運動”，而且電子本身還“自旋”，即電子本身還有“自旋運動”。
“電子運動軌道”實際是不存在的，這個是電子的“量子性”造成的。只能說電子在某個時刻有可能出現在某個“軌道”的附近，而不能確定電子的精確位置。所以又用“電子云”來描述電子繞核的運動。