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二极管知识总结 与pn结变窄变宽的原因
1. 价电子:
每一个原子可依照电特性以分成3部分, 或称为三层轨道:
(1) 原子核: 例如铜原子有29个质子,带29个正电荷
(2) 内层轨道: 接近原子核的电子,铜原子有28个,原子核对这些电子的吸引力很强,当我们把内层轨道和质子视为一体时,铜原子就是+1的净电荷
(3) 价带轨道: 最外层的轨道, 原子核对轨道上的电子吸引力最弱, 这就是自由电子的来源, 在这个轨道上的电子称为价电子, 铜原子有1个价电子
2. 价电子与导电性:
良导体有1个价电子, 绝缘体有8个价电子, 半导体(硅)有4个价电子. 铜有1个价电子,可以称为1价原子
3. 共价键:
当几个原子结合在一起形成晶体, 相邻原子之间会各自有电子的轨道和对方相交,就是将两个原子稳定在一起的关键, 这些电子称为共价键 , 晶体的共价键数量,就是中心原子的价电子数,加上与其相邻的原子的数量.
以硅晶体为例, 是由一个硅原子(中心原子)和4个围绕在其四个方向的硅原子组成,总共5个原子, 围绕中心原子边上的四个原子互不相邻, 所以共价键的个数就是中心原子的4个价电子加上四个硅原子各贡献1个=4+4*1=8个
4. 价带饱和与空穴:
当共价键的数量达到8时, 如上述的硅晶体, 称为价带饱和, 此时这8个电子称为束缚电子,因为它们被中心原子紧紧束缚住了. 对于价带不饱和的晶体,会对外呈现较强的电子吸引力, 使其达到价带饱和. 对于共价键超过8个的晶体, 会对外排出一个电子, 这也是自由电子的来源之一. 平衡状态的共价键数量=8, 无论价带是否饱和, 因为质子的正电荷数量等于电子数, 所以都是呈现电中性的. 但是价带不饱和的晶体会从其他原子那里偷一个电子来,导致那个原子呈现正电荷, 这就是空穴的来源,所以总结而言, 价电子超过8的晶体,会贡献一个自由电子,价带不饱和的晶体会从其他原子那里吸引一个电子来, 间接贡献了一个空穴
5. 空穴的含义:
电子离开价带轨道的时候, 就空出一个位置, 称之为空穴, 所以自由电子和空穴是同时存在的, 只是比例的问题, 在纯净半导体(本征半导体) 里,