【原创干货】电子学中的十万个为什么-初识半导体
在电子电路的海洋中，我们有作为基础的基本电学以及探究数位世界逻辑运算，当我们了解了电路的基本组成，以及基本逻辑门后，我们发现围绕我们一直有一种力量，这种力量似乎与基本电学格格不入，又与逻辑电学有着千丝万缕的关系。但仔细研究发现它并不是数字电路或与数位逻辑都不相干。那么这是什么？
这就是模拟电路，模拟电路一直以半导体元件为基础探究其内部与组成的关系，今天呢不讲这么高深，当然大家被认为就不会有干货了。
半导体物理学是半导体专业的一门学科，如果以本学科专业知识来说明其模拟电子技术，我想这将是一个全新的讨论。
首先来看本质半导体
先来讨论一个初中物理中学过的问题，原子的结构：
原子由原子核与电子组成，其中原子又分为中子与质子。
而电子带负电荷，其电荷量为-1.6*10-19（库仑）
中子不带电，为电中性
而质子带正电荷，其电荷量为1.6*10-19（库仑）
下面来看一下原子的结构图，如图所示：
以正14价的矽原子为例：
其中中间的原子核+14，代表质子为正14价的质子
而价电子是最外层且为脱离轨道的电子
而束缚电子则是，最接近原子核并且受原子核束缚的电子。
如果当我们的原子受到例如：热能、磁能、光能、电能时，其最外层的电子会脱离轨道，当脱离轨道后，脱离的电子为自由电子，而留下的电子洞又叫做电洞的称为空穴。
那么这里有一个问题，价电子是如果脱离束缚变为自由电子的？
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首先来看一个图：
通常会定义一个价电带，我们会施与一个能量，之后受到外界的影响，比如热能的影响，价电带中的电子就会，由于热能的影响开始蠢蠢欲动，当超过了一个叫做禁止能带隙之后，电子就会跑到传到带，变成所谓的自由电子。
这种解释方法是基于半导体物理学的基础来分析的，那么我们已经了解了基本电子学中的自由电子的形成，那么我们分析的半导体电路，那么什么是半导体，半导体是什么？与导体和绝缘体又有什么区别？
来看绝缘体
先来介绍基本常见的绝缘体有：石英、云母、玻璃、木头等，但是我们经常在分析绝缘体的时候会说，绝缘体是相对与导体来说的，还有一直说法是绝缘体的导电能力远远小于导体等等，这些基础理论。
那么怎么来理解呢？首先来看绝缘体为价电子大于4价的电子，其能隙为9EV。
其中9EV为能量值，也就是说，电子要从价电带跨过绝缘体的能隙才能到达传导带，这其中的能量为9EV。
9EV是一个非常大的能量值，所以几乎是绝缘的，但不是相对绝缘。
如图所示，这就是关于绝缘体价电子向传导带移动的示意图。
那么导体呢？先来看图：
从图中我们发现，价电带与传导带重叠在一起没有任何绝缘的能隙，所以只要有一点点能量就会让电子跑到传导带而进行传递。
其中价电子小于4价、能隙约为0EV
那么常见的导体有：金、银、铜、铝、石墨。
最后来看半导体
半导体是鉴于导体与绝缘体之间，也就是说既没有绝缘体的绝缘能力高，有没有导体的导电能力强。
那么还是先来看图：
可以发现其能隙是为1EV，而价电子是等于4的。常见的半导体则有：矽、锗、硅等等。
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