半導(dǎo)體與導(dǎo)體和絕緣體有什么區(qū)別

在電子電路的海洋中，我們有作為基礎(chǔ)的基本電學(xué)以及探究數(shù)位世界邏輯運(yùn)算，當(dāng)我們了解了電路的基本組成，以及基本邏輯門后，我們發(fā)現(xiàn)圍繞我們一直有一種力量，這種力量似乎與基本電學(xué)格格不入，又與邏輯電學(xué)有著千絲萬縷的關(guān)系。但仔細(xì)研究發(fā)現(xiàn)它并不是數(shù)字電路或與數(shù)位邏輯都不相干。那么這是什么？

這就是模擬電路，模擬電路一直以半導(dǎo)體元件為基礎(chǔ)探究其內(nèi)部與組成的關(guān)系，今天呢不講這么高深，當(dāng)然大家被認(rèn)為就不會有干貨了。

半導(dǎo)體物理學(xué)是半導(dǎo)體專業(yè)的一門學(xué)科，如果以本學(xué)科專業(yè)知識來說明其模擬電子技術(shù)，我想這將是一個(gè)全新的討論。

首先來看本質(zhì)半導(dǎo)體

先來討論一個(gè)初中物理中學(xué)過的問

原子由原子核與電子組成，其中原子又分為中子與質(zhì)子。

而電子帶負(fù)電荷，其電荷量為-1.6*10-19（庫侖）

中子不帶電，為電中性

而質(zhì)子帶正電荷，其電荷量為1.6*10-19（庫侖）

下面來看一下原子的結(jié)構(gòu)圖，如圖所示：

以正14價(jià)的矽原子為例：

其中中間的原子核+14，代表質(zhì)子為正14價(jià)的質(zhì)子

而價(jià)電子是最外層且為脫離軌道的電子

而束縛電子則是，最接近原子核并且受原子核束縛的電子。

如果當(dāng)我們的原子受到例如：熱能、磁能、光能、電能時(shí)，其最外層的電子會脫離軌道，當(dāng)脫離軌道后，脫離的電子為自由電子，而留下的電子洞又叫做電洞的稱為空穴。

那么這里有一個(gè)問題，價(jià)電子是如果脫離束縛變?yōu)樽杂呻娮拥模?/p>

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首先來看一個(gè)圖：

通常會定義一個(gè)價(jià)電帶，我們會施與一個(gè)能量，之后受到外界的影響，比如熱能的影響，價(jià)電帶中的電子就會，由于熱能的影響開始蠢蠢欲動(dòng)，當(dāng)超過了一個(gè)叫做禁止能帶隙之后，電子就會跑到傳到帶，變成所謂的自由電子。

這種解釋方法是基于半導(dǎo)體物理學(xué)的基礎(chǔ)來分析的，那么我們已經(jīng)了解了基本電子學(xué)中的自由電子的形成，那么我們分析的半導(dǎo)體電路，那么什么是半導(dǎo)體，半導(dǎo)體是什么？與導(dǎo)體和絕緣體又有什么區(qū)別？

來看絕緣體

先來介紹基本常見的絕緣體有：石英、云母、玻璃、木頭等，但是我們經(jīng)常在分析絕緣體的時(shí)候會說，絕緣體是相對與導(dǎo)體來說的，還有一直說法是絕緣體的導(dǎo)電能力遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于導(dǎo)體等等，這些基礎(chǔ)理論。

那么怎么來理解呢？首先來看絕緣體為價(jià)電子大于4價(jià)的電子，其能隙為9EV。

其中9EV為能量值，也就是說，電子要從價(jià)電帶跨過絕緣體的能隙才能到達(dá)傳導(dǎo)帶，這其中的能量為9EV。

9EV是一個(gè)非常大的能量值，所以幾乎是絕緣的，但不是相對絕緣。

如圖所示，這就是關(guān)于絕緣體價(jià)電子向傳導(dǎo)帶移動(dòng)的示意圖。

從圖中我們發(fā)現(xiàn)，價(jià)電帶與傳導(dǎo)帶重疊在一起沒有任何絕緣的能隙，所以只要有一點(diǎn)點(diǎn)能量就會讓電子跑到傳導(dǎo)帶而進(jìn)行傳遞。

其中價(jià)電子小于4價(jià)、能隙約為0EV

那么常見的導(dǎo)體有：金、銀、銅、鋁、石墨。

最后來看半導(dǎo)體

半導(dǎo)體是鑒于導(dǎo)體與絕緣體之間，也就是說既沒有絕緣體的絕緣能力高，有沒有導(dǎo)體的導(dǎo)電能力強(qiáng)。

那么還是先來看圖：

可以發(fā)現(xiàn)其能隙是為1EV，而價(jià)電子是等于4的。常見的半導(dǎo)體則有：矽、鍺、硅等等。

責(zé)任編輯：haq