從零開始學電子之基礎篇

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“在一定的溫度下，由于熱運動，少數共有電子會掙脫原子核的束縛而成為自由電子——電子載流子。值得注意的是，共有電子掙脫束縛成為自由電子后，同時留下一個空穴，附近的共有電子就很容易移過來進行填補，從而形成共有電子的運動。這種運動，無論是從效果上還是現象上，都好象是一個帶正電荷的空位子在移動，為了區別于自由電子的運動，就把這種運動叫做空穴的運動，空位子叫做“空穴”。
由此可見，空穴也是一種載流子。當在半導體上加電壓時，通過半導體的電流可以看作是兩部分組成：一部分是自由電子定向運動形成的電子電流；另一部分是共有電子遞補空穴所形成的空穴電流。兩者的區別是，由于電子電流是負電荷的電子的定向運動，空穴電流是帶正電荷的空穴的定向運動。所以，在半導體中，不僅有電子載流子，而且還有空穴載流子，這是半導體導電的一個重要特征。
由于物質總是在不停地運動著，這就使得半導體里因為熱運動而不斷產生自由電子，同時也會出現相應數量的空穴。因此，自由電子和空穴總是相伴而生、成對出現的。另一方面，自由電子在運動中又會與空穴重新結合而消失，這是一種相反的過程，叫做復合。電子——空穴對又產生、又復合，在一定溫度條件下，實現相對平衡，這時，產生與復合的過程仍在不斷地進行，但電子——空穴對卻維持一定的數目。”
——摘自《數字電子技術基礎》 清華大學電子學教研組 編 高等教育出版社 1985

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“上面分析的是純單晶半導體。在這種半導體中，雖然多了一種空穴載流子，但是載流子總數仍然很少，導電能力較差，所以本身的用處不大。然而，人們能夠利用在純單晶體半導體中摻入有用雜質的方法，精確地控制半導體的電學特性。例如，硅單晶中摻入少量的硼，就能使半導體中空穴載流子的數目劇增，導電能力大大加強。因此半導體獲得了極為重要的用途。”
——摘自《數字電子技術基礎》 清華大學電子學教研組 編 高等教育出版社 1985

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今天就到這里，祝大家周末愉快，晚安。

忽悠八你

BZ我很崇拜MJ~~~{:4_84:}
http://www.56.com/u23/v_OTk5OTU0MA.html

xiaoxiao

“忽悠八你”的山寨MJ真乃是空前絕后啊，小弟實感羞愧難當。

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“努力不懈怠，自強不熄滅！”

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我愛我所愛，無論你說我是“250”還是“850”或者是“1000”。

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OK，我們只為“愛好而努力”；我們只為“明天更美好”而奮斗！

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MJ的歌的確不錯！
http://v.youku.com/v_show/id_XMjY3NjY4MTc2.html
大家加油！呵呵

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好的，“MJ演唱會”到此結束。

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下面我們繼續一起來學習一下“摻雜半導體”。

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“在半導體材料中摻入不同類型的雜質，為何能形成不同導電類型的n型和p型半導體呢？我們將從晶體的微觀結構以及雜質能級的理論來加以說明。”
摘自《半導體物理基礎》鄭福潔 吳士忠 編 江蘇科學技術出版社 1981

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大家知道，我們之所以要學習一下有關“半導體物理”的基礎知識，就是為了我們以后學習“半導體器件（包括集成電路）”奠定一些必要的基礎知識。
大家知道，我的文化水平不高。我覺得喜歡看我的帖子的朋友們，文化水平可能也不是很高，所以我們是“志同道合”，呵呵
既然如此，我們就要更加通俗一些吧。當然個人觀點中難免幼稚和錯誤，僅供大家參考。呵呵

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我們在以上已經對什么是“純凈硅（或本征硅）”的性質以及導電機理，作了一個初步的認識。
     我呢在這里總結一下：
     “純凈硅”是一種理想的半導體材料，它當然是由“硅元素（或硅原子）”組成的。
     純凈硅是沒有任何“雜質”存在的“純硅”。當然這只是一種理想化的情況，實際上沒有100%純凈的硅。實際的“純凈硅”總是含有或多或少的雜質（無論是硅本身就含有的還是人為摻入的）。
     那么“硅原子”是怎樣結合成“硅材料”的呢？
     大家知道，這個問題實際上是一個“大量的微觀粒子怎樣形成宏觀物體”的問題。
      通過我們以上的學習，我們知道：每一個硅原子之間形成了一種“共價鍵”的結構。每一個硅原子最外層的四個價電子不在屬于本身的原子，并且屬于相鄰的原子。這樣，每一個原子就具備了“八個價電子的穩定結構”。至于為什么“八個價電子”才是穩定的結構，這個是屬于量子力學是問題，這里我們就不深究了。
     那么有的朋友可能會問了：“每一個原子具有八個價電子，豈不是破壞了原子系統的電荷平衡嗎？要知道我們等效的原子核只是帶有四個正電荷啊”
我個人對這個問題的認識是，雖然從每一個原子的尺度上看，的確是破壞了“電荷平衡條件”，但是從一個比較大的宏觀上看（即從若個原子的尺度上看，或者從分子的尺度上看，或者從更大的尺度上看），仍然是處于“電荷平衡狀態（正、負電荷的總數相等，或者二者之和等于零）” 。
     我們又把這種“價電子共有”的現象稱為“電子共有化運動”。在硅材料中這種現象又稱為“共價鍵”。
     正是由于“純凈硅”中“共價鍵”的特殊性，才使得“價電子（原子最外層的電子）與原子核之間的束縛力較大，一般情況下價電子不能脫離原子核的束縛力（或者可以看作是電磁束縛力）而成為能夠在硅原子之間自由運動的“自由電子”。
但是呢，在“室溫”時，總是會有一些價電子獲得了足夠的能量，從而脫離共價鍵（原子核的束縛），成為可以在硅原子之間自由運動的自由電子，并且在原來的共價鍵中留下一個“帶正電荷的空位——空穴”。
     “空穴”呢會吸引附近共價鍵中的價電子落入其中，導致附近原子中出現新的空穴，新的空穴又會吸引附近的價電子落入其中，進而導致空穴在各個原子之間傳遞，這種現象也稱為“空穴導電”。所以在半導體中有兩種載流子，即“自由電子和空穴”。“兩種載流子”是半導體材料非常重要的性質。
     不僅“溫度”能夠激發半導體中的載流子（自由電子和空穴），“光照”、“力的作用”，等等能量的作用，也可以在半導體中激發出“載流子”。這也正是其“靈敏結構”的意義所在。:P
     當然，這里的“自由”也是相對的，自由電子不可以跑到空氣中去，因為它的能量還沒有大到能夠完全脫離表面原子核對其的束縛力。:P
     這些在一定的溫度下“激發”出來的自由電子和空穴，在外電場力的作用下就可以形成半導體中的“電流”。因此，我們又把它們統稱為“載流子”。
     在室溫或者溫度不是很高時，熱激發出來的“載流子”的絕對數量雖然很大，但是和硅材料中總的價電子數量相比較而言，還是很少很少的。所以，在室溫下象“純凈硅”這樣的材料叫做“半導體材料”。這個“半導體”是和“絕緣體”以及“導體”相比較而言的，它們的導電機理是不同的。

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好的，今天就到這里。祝大家晚安

忽悠八你

http://v.ku6.com/show/pKVjY6PX9j3YTYmT.html

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大家晚上好，這里是“850時間”，歡迎大家一起學習、一起進步。呵呵
經常有人問我：“你學了這么長時間了，你都學到些什么啊？”
我就和他們說：“我連電飯鍋都沒有學會修”。呵呵
又有人問了：“那你要是沒有工作了可怎么活啊？”
我就說了：“龍生龍，鳳生鳳，俺850生來就會撿垃圾。”

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“昨天已經過去， 明天還不確實，你能把握的只有現在。”
http://v.youku.com/v_playlist/f6080652o1p0.html

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“在純凈的硅、鍺中摻入少量的V族雜質元素磷（P）、砷（As）、銻（Sb）后，能使電子增多，成為n型硅或鍺。我們以磷摻入硅中為例來說明這個問題。磷是V族元素，磷原子的最外層共有五個價電子。磷原子進入硅晶格后，取代了硅原子的位置。這類雜質是替位式雜質。磷取代硅后，五個價電子中的四個和周圍最鄰近的四個硅原子組成共價鍵。多余的一個價電子不能進入共價鍵，但仍受到磷原子中心部分正電荷的束縛作用。當然，這個束縛是很弱的，比共價鍵的束縛作用弱的多，只要很小的能量就足以使它掙脫磷原子的束縛而成為自由的導電電子。所以在通常條件下摻入一個磷原子，硅里面就相應的增加一個導電電子。這些V族雜質在硅、鍺中能夠施放電子，稱之為施主雜質。純凈半導體中摻入施主雜質后，增加了導電電子，我們把主要依靠電子導電的半導體叫做電子型或n型半導體。”
摘自《半導體物理基礎》 鄭福潔 吳士忠 編 江蘇科學技術出版社 1981

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一起學習、一起進步嗎，哈哈