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Yuming 电子知识系列 SemiconductorsSemiconductors 半导体基础知识半导体基础知识 CONTENTS 半导体概念、原子、离子、电子、空穴、本质半导体、硅 介绍、掺杂 … 基本电路基本电路 制造工艺 电子电子零零件件技技术术与与应应用用 什么叫半导体？ 半导体是一种既不如导体那么容易导电 ， 也不像绝缘体那样不导电的物质（介于导体 和绝缘体之间和绝缘体之间）），如如硅硅 （（SiSi ））、锗锗 （（GeGe ））。 半导体的传导性可由掺杂物的浓度和被供 给的电压来控制给的电压来控制。 它的电阻值通常随温度升高而下降（与金 属材料相反属材料相反））。 电子电子零零件件技技术术与与应应用用 原子结构 -e 原子是由原子是由质子质子 、中子中子与电子与电子三三种种粒子所組成粒子所組成 ，其中由其中由质子与质子与 中子构成原子核，而电子则在固定轨道上环绕原子核运行。 在原子在原子核里核里 ，有有带正电带正电的的质子质子及不及不带电带电的中子的中子。所以所以 ，原子原子 核带正电，电子带负电。 原子核的电荷数与轨道上的电子数目相同。因此，原子本身 呈现中性。 电子电子零零件件技技术术与与应应用用 离子 原子的原子的电子电子及及质子数目质子数目是相同的是相同的 ，即即 是是说说 ，原子是不原子是不带电带电的的。 当原子失去一个或多个最外层电子时， 它它带正电荷带正电荷 ；；当当原子原子收纳收纳一一个个或多或多个个最最 外层电子时 ，它带负电荷 。 一带电的原子就称为离子。 电子电子零零件件技技术术与与应应用用 空穴与电子 如果电子载有负的电荷-e离开了中性原 子子 ，这样这样一一个个空穴空穴 （（或或称为电洞称为电洞））就就会出会出 现现。这个空穴带这个空穴带正的正的电荷电荷+ee 。 而而电子和空穴电子和空穴都能夠自由地在都能夠自由地在物质内移物质内移 动 。 电子电子零零件件技技术术与与应应用用 本质半导体 本质半导体是一种有相同数量的自由电子和 空穴的纯半导体。 最普遍的最普遍的本质半导体本质半导体可算是可算是硅硅和和锗锗 。它它们们都都 是四价的元素。物质的最外层有四个电子， 称为价电子称为价电子 （（ValenceValence electronelectron ）），而而这这四四个个 电子都与相邻的四个原子结合，形成所谓的 共价键共价键 ，好像每好像每个个原子最原子最外层外层都有八都有八个电子个电子 ， 这称为共价键的八隅守则 。 电子电子零零件件技技术术与与应应用用 硅晶体的结构 硅硅 电子电子零零件件技技术术与与应应用用 在有限温度中的硅载流子 在常温下，原子的价电子可能从热运动中获得足夠能 量去破量去破坏坏它它们们的共的共价键价键而成而成为为自由自由电子电子。 同样数量的空穴就会形成，称为电子对。 这个程序这个程序提高提高半导体的导电性半导体的导电性 ，而而这些电子对会随温这些电子对会随温 度的上升而增加。 电子电子零零件件技技术术与与应应用用 非本质半导体 ‧在本质半导体上加上小量（例如，百万 分之一）杂质原子，半导体材料的特性就 会发生重会发生重大大改变改变 ，一一个非本质半导体就会个非本质半导体就会 形成，而加上杂质