《电子电路与系统基础I教学》习题课2.pdf

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