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半导体原理——挑战量子物理（七）
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第四章 半导体
9、半导体导电原理
4价元素导电问题 写到这里有人会问：硅、锗、金刚石等物质的原子外层仅4个价电子，还有4个空位，那它们为什么不导电？石墨也是碳原子构成，它为什么又导电呢？这里需要说明的是：导电是物质的整体性能，不应以单个或几个原子的状态来认识整体；电子空位是电子在价和运动时出现的暂时效应，不能以静止的眼光来看待空位，亦不能以静止的眼光来看待物质的导电。
在硅、锗晶体中每个原子与相邻的4个原子共用外层电子组成4个结构元，四周的价和电子以较均匀的速率绕过核心而进进出出，从整体上看，其核外电子层是均匀饱满的，外来电子不易进入，所以它不导电(电阻很大)。
金刚石是由碳原子构成，其外层的4 个价电子构成紧凑稳定的金刚石结构，价电子整齐有序的同步运行，不能形成电子空位，故而一般不导电。
石墨也是由碳原子构成，是金刚石的同素异构体，其外层也有4个价电子，但是其晶体的构成是片状石墨晶格结构，每个原子与周围的3 个原子组成3 个结构元，进而结合成平面相连的六边形结构。而另一价电子则在两平面间作价和运转，其原子的层间间距是平面间距的二倍多，层间价和电子在途时间较长，层间电子在途时，就形成了暂时的电子空位，外来电子乘虚而入，并在其间换位移动，于是石墨就成了良好的导体。
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