【大學(xué)學(xué)習(xí)】電子技術(shù)基礎(chǔ)全42講

物質(zhì)按導(dǎo)電性能可分為導(dǎo)體、絕緣體和半導(dǎo)體。 ?

物質(zhì)的導(dǎo)電特性取決于原子結(jié)構(gòu)。導(dǎo)體一般為低價(jià)元素, 如銅、鐵、鋁等金屬, 其最外層電子受原子核的束縛力很小, 因而極易掙脫原子核的束縛成為自由電子。因此在外電場作用下, 這些電子產(chǎn)生定向運(yùn)動(稱為漂移運(yùn)動)形成電流, 呈現(xiàn)出較好的導(dǎo)電特性。高價(jià)元素(如惰性氣體)和高分子物質(zhì)(如橡膠, 塑料)最外層電子受原子核的束縛力很強(qiáng), 極不易擺脫原子核的束縛成為自由電子, 所以其導(dǎo)電性極差, 可作為絕緣材料。而半導(dǎo)體材料最外層電子既不像導(dǎo)體那樣極易擺脫原子核的束縛, 成為自由電子, 也不像絕緣體那樣被原子核束縛得那么緊, 因此, 半導(dǎo)體的導(dǎo)電特性介于二者之間。

1.1.1 本征半導(dǎo)體

純凈晶體結(jié)構(gòu)的半導(dǎo)體稱為本征半導(dǎo)體。常用的半導(dǎo)體材料是硅和鍺, 它們都是四價(jià)元素, 在原子結(jié)構(gòu)中最外層軌道上有四個價(jià)電子。為便于討論, 采用圖 1-１ 所示的簡化原子結(jié)構(gòu)模型。把硅或鍺材料拉制成單晶體時(shí), 相鄰兩個原子的一對最外層電子(價(jià)電子)成為共有電子, 它們一方面圍繞自身的原子核運(yùn)動, 另一方面又出現(xiàn)在相鄰原子所屬的軌道上。即價(jià)電子不僅受到自身原子核的作用, 同時(shí)還受到相鄰原子核的吸引。于是, 兩個相鄰的原子共有一對價(jià)電子, 組成共價(jià)鍵結(jié)構(gòu)。故晶體中, 每個原子都和周圍的４個原子用共價(jià)鍵的形式互相緊密地聯(lián)系起來,如圖１ - ２所示。