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电子电路与系统基础I
习题课第二讲 电子学基础
(物质、价电子、半导体、PN结二极管)
李国林
清华大学电子工程系
电子学基础 大纲
• 物质基础 附录9
– 原子模型
– 价电子
– 物质分类
• 导体、半导体、绝缘体
• 半导体基础 附录9、10
• PN结二极管 附录10
• 半导体二极管分类 附录11
李国林 电子电路与系统基础 清华大学电子工程系 2016年春季 2
1.1 物质
实体物质 场物质
基本 质量 具有质量 没有质量
特性 能量 E mc2 E hf
共性 从能量角度看,两者等同
物质(能量)不能消灭,只能转化,能量守恒
区别 空间 占据空间不容其 可进入其他物质占据空间,
占据 他实体物质进入 具有可叠加性
粒子 原子 光子
电路器件由实体物质构成,实体物质和进入实体物质的电磁
场相互作用,交换能量,使得器件中的电场和磁场具有某种
关系,这种关系在器件端口的表象(端口电压、电流关系)
被称为是电路器件的电特性,称为元件约束条件
李国林 电子电路与系统基础 清华大学电子工程系 2016年春季 3
原子核外的电子
• 原子(atom )由原子核(atom nucleus )和围绕原子核
运动的电子(electron )构成
• 核外电子分层排布,其排布规律为
2
– 第n层轨道最多排2n 个电子,最外层不超过8个
• 次外层不超过18个,…
元素 原子序数 第1层 第2层 第3层 第4层
电子数目
Cu 铜 29 2 8 18 1
Si 硅 14 2 8 4
O 氧 8 2 6
Ne 氖 10 2 8
李国林 电子电路与系统基础 清华大学电子工程系 2016年春季 4
1.2 价电子
• 原子最外层的电子称为价电子
– valence electron
• 价电子数目决定了原子物理化学稳定性
– 价电子数目最多为8,当价电子数目为8时,其物理化
学性质是稳定的:惰性气体
– 价电子数目不是8时,其最外层的价电子可能脱离轨
道,成为自由电子(free electron ),留下带正电的正
离子;最外层的价电子层也有可能获得外界电子,成
为带负电的负离子
• 自由电子是在物质内部空间可自由移动的电子
李
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