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【精品文档】如有侵权，请联系网站删除，仅供学习与交流毕业论文外文资料翻译.精品文档.毕业论文外文资料翻译学 院： 理学院 专 业： 应用物理学 姓 名： 丁祖平 学 号： 111001105 外文出处： Electronics Principles and (用外文写) Applications(Chapter2-12-5) 附 件： 1.外文资料翻译译文；2.外文原文。 指导教师评语： 签名： 年 月 日附件1：外文资料翻译译文与导体相反的物质叫做绝缘体。在绝缘体中，价电子被其母原子紧紧束缚住，它们不容易自由移动，因此当加载电压时，绝缘体只有很少电流或根本没有电流。几乎所有用在电子技术上的绝缘体都是由化合物制成。一些被广泛运用的绝缘材料有橡胶、塑料、聚脂薄膜、陶瓷、特氟隆（聚四氟乙烯）和聚苯乙烯等。一种物质是否绝缘取决于它原子的排列。碳就是这样一种物质，图2-3（a）表示的是金刚石结构中碳原子的排列。这种晶体即金刚石的结构，其价电子不能自由移动而形成载流子，故金刚石是绝缘体。图2-3（b）展示的是碳排列成石墨结构，这里，当加载一个电压时价电子可以自由移动。金刚石和石墨都是由碳元素构成的，一个是绝缘体，一个不是绝缘体，这看上去很奇怪，但又很简单，仅仅是在物质结构中价电子是否被固定住。构成石墨结构的碳习惯上用于制作电阻器和电极。迄今为止，构成金刚石结构的碳还未用于制作电或电子器件。关于电子材料用于制作掺杂物、半导体和微波设备的材料：1. 在微波设备中镓砷化合物比硅要好，因为它的电子移动得更快；2. 用来做掺杂的物质不止硼、砷；3. 理论上半导体器件可由晶体碳制成；4. 晶体无线接收机是半导体的早期应用。测试判断下列句子是对是错1. 价电子在所在的原子核中2. 铜只有一个价电子3. 价电子被核强烈的吸引4. 载流子在导体价电子上5. 冷却会降低其导体的电阻6. 银不经常被用于电子电路中，因为它的高电阻7. 铝不经常被用于电子电路中因为它的导电性没有铜好2-2半导体半导体不允许电流像在导体中那样容易。在一些条件下，半导体会表现的特别差，甚至会表现为绝缘体。硅是一种被广泛应用的半导体材料。它通常被用于二极管，晶体管，还有集成电路中。这个和其他组件使现代电子成为可能。这对我们理解硅的细节是非常重要的。图2-4展示了原子硅。在中心原子中，所有颗粒都紧凑排列在这里。图2-4 （a）包含质子和中子。这些粒子构成一个原子核。这个质子显示的是正电，中子不带电。带负电荷的电子在绕着原子核的轨道上运行。第一个轨道上有两个电子，第二个轨道上有八个电子。最后，到最外层的，轨道有四个电子。这个最外层的或者价轨道上是最重要的原子特征，在材料的电子表现上。因为我们主要对价轨道比较感兴趣，这就很有可能将硅图简化。图2-4(b)展示了一个硅原子的原子核和价电子的轨道。有四个价电子，材料不稳定。他们往往结合化学与其他材料。他们可以称为活性材料。这个活动可以使他们更稳定的状态。自然规律作出一定的马¬材料往往形成组合，将使八个电子可以在价轨道。八是一个重要的数字，因为它的稳定性。一个组合的可能性，是有硅与氧。在单一的硅原子可以加入链接，或氧原子，与两个硅二氧化物（SiO2）的形式。这个被叫做连杆安离子键。新的结构是更稳定的，比的SiO2，毋宁多硅或氧。这是一个有趣的思考关于化工，机械和电气性能，并经常运行。硅二氧化物是化学稳定的。它与其他材料的反应不容易。他是一个稳定的材料。它是一个很硬的物质，是玻璃状物质。它有稳定的电驱动。这是不太绝对的。事实上，它是作为一个集成电路或其他固态器件的绝缘体。SiO2 的绝缘性是因为所有的价电子都紧紧的锁定在离子键上。它们不容易移动，因此不支持电流。有时，氧和其他的材料是不容易和硅进行结合的。硅仍然是想要达到平稳，达到八个价电子。如果条件对的话，硅原子将会调整价电子。这样的分享过程我们叫做共价键的建立。这样的结构我们把它叫做晶体，图2-5是一个具有代表性的纯硅晶体，点代表着价电子。计算围绕在一个原子的价电子，如图2-5所示。选择其中的核都算八个电子为代表的。因此，硅晶体非常稳定，在室温下，纯硅是一个非常差的导体。如果在晶体上加一个中等的电压，将会有电流流过。价电子通常会通过支持电流来紧紧锁住共价键。纯硅晶体就像是绝缘体。然而，硅本身是一种半导体，纯硅有时被称为本征硅。本征硅包含很少的支持电流的自由电子，因此被作为绝缘体。晶体硅可以制成半导体。改进的方法之一是热传导。热是能量的一种形式。一个价电子可以吸收一些能量和移动到一个更高的轨道水平。高能电子断了共价键。图2-6显示硅晶体中的高能电子。这个电子可以被称为热载体。它是自由移动的，所以它可以支持电流。现在，如果将一个电压放在晶体，电流将流过。硅具有负温度系数，随着温度增加，硅的电阻在减小。在以前的案例中，是很难准确的预测硅的电阻改变了多少。有一个经验法则就是，温度每上升6，电阻会减小一半。半导体材料锗也是用来制造晶体管和二极管的。锗具有四个价电子，可以形成相同类型的硅晶体结构。一个有趣的发现，第一个晶体管就是锗制造的。第一个硅晶体管一直都没有出现直到1954年。现在几乎完全取代了锗。这一从锗到硅的转变主要原因是温度响应。锗也具有负温度系数。锗的经验法则是，温度每上升10，电阻会减少一半。这似乎看起来锗的稳定性更强。锗和硅之间最大的区别是移动的一个价电子轨道所需的能量不同，打破它的共价键，这个在锗晶体上显得更容易。两个晶体之间的比较，一个锗和硅，同样大小的在室温下会显示电阻1000:1的比率。硅晶体产生的电阻会是锗晶体的1000倍。所以随温度下降，硅的电阻下降的比锗快。在给定的温度下，硅的阻力仍然比锗的大。电路器件的设计工程师最喜欢用硅。热通常是麻烦的源头。温度是不容易控制的，我们是不希望电路是受到温度的影响的。然而，所有的电路都不免会受到温度的变化，好的设计应该尽量减少温度所带来的变化。有时候热敏感器是必要的。它是一种用于测量温度，可以利用半导体的温度系数传感器。所以半导体的温度系数并不总是不利的。锗开始于电子固态时代，但是现在已经被硅接管了。集成电路是目前大多数电子设备的关键部位。用锗生产集成电路是不现实的，但是硅可以很好的应用于集成电路。测试 判断下列句子的对错8、硅是导体9、硅有四个价电子10、二氧化硅是一种良好的导体11、硅晶体是有共价键形成的12、硅在室温下是一个绝缘体13、加热半导体硅会导致其电阻变小14、一个电子从共价键释放的能量称为热载体15、锗的电阻比硅小16、硅晶体管和二极管不像锗的使用一样经常17、集成电路的制作用到锗2-3 N型半导体到目前为止，我们已经看到，纯半导体晶体是很差的导体。高温会使他们因产生的热载流子的半导体。对于大多数应用程序，有一个更好的方式去制作半导体。添加其他材料作为兴奋剂称为杂质的硅晶体改变其电气特性的过程。一个这样的杂质的材料是砷。砷被称为施主杂质因为每个砷原子提供了一个自由电子在晶体。图2-7显示了一个简化的砷原子。砷在许多方面不同于硅，但重要的区别是在价轨道，砷元素有五个价电子。当一个砷原子进入 一个硅原子的时候，结果就是产生自由电子。图2-8展示的就是所发生的情况。这个连着相邻的原子将会捕获砷的四个价电子，如果旁边有另一个的硅原子。它会紧紧的锁住原子核进入到原子中。但是第五个价电子不会建立连接。就一个晶体而言，这是一个自由的电子。这似的电子很容易移动，他可以作为一个载流子。硅半导体和砷原子将会组成半导体，甚至是在室温的环境下。以上的参杂，降低了硅的电阻。当施主杂质增加到五个价电子，自由电子将会产生。因为电子带有负电荷，这就是一个N型半导体材料的结果。测试 填空18、砷是一种 杂质19、砷有 价电子20、当硅参杂砷，砷原子会提供给晶体一个自由电子21、硅晶体中的自由电子会作为当前 22、当硅参杂了其他材料，p型半导体 2-4 P型半导体可以使用包括掺杂杂质的种类的其他材料。图2-9显示简化的硼原子。请注意，只有三个价电子的硼。如果硼原子进入硅晶体的另一种类型的载体，将导致电流。图2-10显示一个与相邻的硅原子的共价键不能形成。这就产生了一个洞，或者缺电子。这个洞是分配一个正电荷，因为它是能够吸引电子，或者可以填充电子。硼被称为受主杂质。在晶体中每个硼原子将创建一个孔，可以接受一个电子。作为一个载体的电流。在一个半导体或者是一个N型半导体，它们的载体是电流。自由电子被设置成运动所施加的电压，而且流向正极。但是在P型半导体中，空穴移向电压源的负极。空穴电流与电流的方向相反。图2-11 N型半导体与P型半导体的不同图2-11（a）载流子是电子，它们流向了电压源的正极图2-11（b）载流子是空穴，它们流向了电压源的负极图2-12 一个简单的霍尔电流 比如一排汽车正在等红灯，他们的空间是由第一辆车的移动来产生的，那辆车抓住机会驱动，提供空间给后面的车。第二辆车也上移一个位置。就这样，延续了第三辆车，第四辆车，就行了。这些汽车是从左向右移动的。注意，空间是从右向左移动的。霍尔可视为一个电子的空间。这就是为什么霍尔电流的方向与电流方向相反的原因。 测试 23、硼是一种 杂质 24、硼有 价电子25、电子被分配到一个负电荷，霍尔将分配到 电荷26、硼参杂半导体晶体产生的载流子称 27、电子将走向电压源的正极，霍尔电流将走向 2-5 多数和少数载流子当N型和P型半导体材料被制造出来，参杂水平，可以为每百万一部分或者每十亿一部分。只有极微量的杂质材料有五个或三个价电子进入晶体，它不可能使硅晶体达到绝对的纯，因此不难想象，目前，一个三价电子原子可能偶尔表现为n型半导体。一个多余的空穴会在晶体中存在，这个洞称为少数载流子。自由电子成为多数载流子。在P型半导体中，有一个期望就是将空穴变为一个载体。他们是主要的。一个自由电子也有可能变成一个载体。他们将会在这个案例中变成主要的载体。大多数运营商将电子作为N型半导体还有将洞变成P型半导体。少数载流子将会变成N型半导体材料的电子和P型材料的空穴。现在可以生产出很高档的硅。这种高档的硅很少有多余的杂质。虽然这使少数载流子的数量降到最低，但是他们的数量是可以通过高温来增加。这是电路中的一个问题。通过了解热产生的少量载流子，如图2-6，作为额外的热能进入晶体，越来越多的电子获得的能量来打破他们的连接。每个断键将产生自由电子和空穴，热将会产生载体。如果晶体是N型材料，然后每个空穴成为少数载流子与多数载流子的热电子和其他多事载流子。如果晶体是P型材料，然后加入多数载流子还有热电子，使其成为少数的挣钱者。通过热载体生产的多数载流子的晶体的电阻减小。热产生的少数载流子。热而产生的少数载流子的半导体器件的方法可以有不利影响的工作。测试 判断对错28、在N型半导体材料，典型的掺杂水平约10砷原子，每90个硅原子。29、在p型晶体的自由电子称为多数载流子。30、在一个n型晶体空穴称为少数载流子。31、作为p型半导体材料加热，可以期望的少数载流子的数量增加。32、作为p型半导体材料加热，多数载流子的数目减少。33、热量的增加，少数载流子和半导体中的多数载流子的数量。附件2：外文原文