刘毅教授讲解：半导体器件与导电机制——硅锗本征半导体

自由电子-模拟电子ppt是一份针对模拟电子技术的基础课程资料，由信息学院的主讲老师刘毅讲解。课程内容涵盖了半导体器件的基本原理，重点介绍了一章常用半导体器件，包括半导体基础知识、半导体二极管、双极型晶体管、场效应管、单结晶体管和晶闸管以及集成电路中的元件。 首先，半导体是一种介于导体和绝缘体之间的特殊材料，如锗、硅等，其导电性能取决于其内部的电子结构。在本征半导体中，硅和锗的最外层电子形成共价键，价电子被束缚在原子间，导致自由电子数量较少，导电能力较弱。在绝对零度和无外部激发情况下，由于价电子被共价键牢固束缚，本征半导体表现出绝缘体特性，没有自由载流子。 然而，在常温下，热能会促使一些价电子获得足够能量，从共价键中逸出成为自由电子，同时留下一个空位，即空穴。这些自由电子和空穴成为了导电的主要载流子。自由电子在电场作用下移动，而空穴则会吸引附近的电子来填补，从而形成电流。这种载流子的运动机制是模拟电子技术的基础，理解和掌握它对于设计和分析电子设备至关重要。 接下来的章节会深入探讨半导体二极管、晶体管等器件的工作原理，以及它们如何利用自由电子和空穴的特性进行信号放大、开关等操作。此外，还会介绍集成电路中的元件，如晶体管阵列，这些小型化的电路单元集成在一起，能够实现复杂的逻辑功能，是现代电子技术的核心组成部分。 通过学习这门课程，学生将建立起对半导体材料特性的深刻理解，并掌握如何运用这些知识设计和优化模拟电路，这对于从事电子工程、通信工程、微电子技术等相关领域的专业人士来说，是不可或缺的基础技能。