在電子電路的海洋中，我們有作為基礎的基本電學以及探究數位世界邏輯運算，當我們了解了電路的基本組成，以及基本邏輯門后，我們發現圍繞我們一直有一種力量，這種力量似乎與基本電學格格不入，又與邏輯電學有著千絲萬縷的關系。但仔細研究發現它并不是數字電路或與數位邏輯都不相干。那么這是什么？

這就是模擬電路，模擬電路一直以半導體元件為基礎探究其內部與組成的關系，今天呢不講這么高深，當然大家被認為就不會有干貨了。

半導體物理學是半導體專業的一門學科，如果以本學科專業知識來說明其模擬電子技術，我想這將是一個全新的討論。

首先來看本質半導體

先來討論一個初中物理中學過的問題，原子的結構：

 

原子由原子核與電子組成，其中原子又分為中子與質子。

而電子帶負電荷，其電荷量為-1.6*10^-19（庫侖）

  中子不帶電，為電中性

而質子帶正電荷，其電荷量為1.6*10^-19（庫侖）

下面來看一下原子的結構圖，如圖所示：

以正14價的矽原子為例：

 

其中中間的原子核+14，代表質子為正14價的質子

而價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。

如果當我們的原子受到例如：熱能、磁能、光能、電能時，其最外層的電子會脫離軌道，當脫離軌道后，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。

那么這里有一個問題，價電子是如果脫離束縛變為自由電子的？

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首先來看一個圖：

 

通常會定義一個價電帶，我們會施與一個能量，之后受到外界的影響，比如熱能的影響，價電帶中的電子就會，由于熱能的影響開始蠢蠢欲動，當超過了一個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體物理學的基礎來分析的，那么我們已經了解了基本電子學中的自由電子的形成，那么我們分析的半導體電路，那么什么是半導體，半導體是什么？與導體和絕緣體又有什么區別？

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，但是我們經常在分析絕緣體的時候會說，絕緣體是相對與導體來說的，還有一直說法是絕緣體的導電能力遠遠小于導體等等，這些基礎理論。

那么怎么來理解呢？首先來看絕緣體為價電子大于4價的電子，其能隙為9EV。

其中9EV為能量值，也就是說，電子要從價電帶跨過絕緣體的能隙才能到達傳導帶，這其中的能量為9EV。

9EV是一個非常大的能量值，所以幾乎是絕緣的，但不是相對絕緣。

如圖所示，這就是關于絕緣體價電子向傳導帶移動的示意圖。

 

那么導體呢？先來看圖：

 

從圖中我們發現，價電帶與傳導帶重疊在一起沒有任何絕緣的能隙，所以只要有一點點能量就會讓電子跑到傳導帶而進行傳遞。

其中價電子小于4價、能隙約為0EV

那么常見的導體有：金、銀、銅、鋁、石墨。

最后來看半導體

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

那么還是先來看圖：

 

可以發現其能隙是為1EV，而價電子是等于4的。常見的半導體則有：矽、鍺、硅等等。

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