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1、浅谈化学知识在半导体教学过程中的应用 利用化学中原子结构的相关知识，解释物质能够导电的原因；在本征半导体中掺入微量的5价元素制成N型半导体，掺入微量的3价元素制成P型半导体。将化学知识引入到半导体基础知识的教学过程中，可以较好的解释半导体知识方面的某些内容，帮助学生理解相关的知识，减少对所学知识“一知半解”的现象，并且能够在教学过程中引起学生的兴趣，从而激发学生学好电子技术这门课程的欲望，更好的体现以学生为主体，践行素质教育的教学理念。 电子技术基础是技工学校机电专业的基础性课程，而半导体的相关知识是学习电子技术的基础，也是学习相关专业课的基础。 半导体的基础知识，例如物质的导电性强弱、半导体
2、的导电特性、杂质半导体等，是为引入晶体二极管、三极管的知识服务的，众所周知，晶体二极管和三极管是电子技术的核心内容，占有举足轻重的地位，因此半导体基础知识就成为能否学好电子技术这门课程的重要基础。 然而，在半导体基础知识的教学过程中，大多数教师往往采用灌输的方法，给学生讲述半导体的导电特性、杂质半导体等相关知识，而很少给学生解释“为什么会这样”，因此学生学完这部分课程之后，仍然处于“懵懂”状态。 为了使学生在学习完该部分课程之后，能够真正理解诸如为什么物质能够导电等问题，特考虑将化学的相关知识引入半导体基础知识的授课过程当中，以便更好的为学生理解问题提供方便。 一、关于物质导电性强弱的问题 在
3、讲述半导体的基本概念时，讲到自然界中的物质根据导电能力强弱不同，可以分为导体、半导体和绝缘体三大类，半导体的导电能力介于导体和绝缘体之间。在讲述这部分知识时，如果利用化学原子结构方面的知识加以解释，会更有助于学生的理解。 物质的导电特性取决于原子结构。物质内部存在电子。当某些电子，尤其是最外层电子，受到外力的吸引，挣脱原子核的束缚，成为自由电子，并且在外电场的作用下，能定向运动形成电流，从而具备导电特性。 自然界中很容易导电的物质称为导体，导体一般为低价元素，如铁、铜、铝等金属，其最外层电子（一般小于四个电子）受原子核的束缚力很小，因而极易挣脱原子核的束缚成为自由电子。在外电场作用下，这些电子
4、产生定向运动形成电流，因此导体便呈现出较好的导电特性。 几乎不导电的物质称为绝缘体，如高价元素（如惰性气体）、高分子物质（如橡胶、塑料）等，最外层电子（一般大于四个电子）受原子核的束缚力很强，不易摆脱原子核的束缚成为自由电子，所以绝缘体的导电性极差。 硅和锗是常用的半导体材料，它们都是碳族元素，在原子结构中最外层轨道上有四个价电子，因此最外层电子既不像导体那样极易摆脱原子核的束缚，成为自由电子，也不像绝缘体那样被原子核束缚得那么紧，因此，半导体的导电特性介于二者之间。 在讲解物质导电强弱性问题时，适当引入化学方面的相关知识能够使学生在学习完该部分知识后，能明白为什么“导体的导电性最好，绝缘体的
5、导电性最差，而半导体的导电性介于二者之间”，还能使学生的知识构架更趋完善。 二、关于N型半导体和P型半导体的问题 在纯净的半导体（本征半导体）中掺入某些微量元素作为杂质，可以使半导体的导电性发生显著变化。掺入杂质的本征半导体称为杂质半导体。根据掺入杂质种类的不同，可将杂质半导体分为N型半导体和P型半导体。在讲述该部分知识时，可适当拓展相关联的化学方面的知识，能够增强学生学习的兴趣。 1、N型半导体 在本征半导体中，以硅为例，掺入微量的5价元素，即氮族元素，最外层有5个电子，如磷（P）、砷（As）、锑（Sb）等，则原来晶格中的某些硅原子被杂质原子代替。由于杂质原子的最外层有5个价电子，因此它与周
6、围4个硅原子组成共价键时，还多余1个价电子。它不受共价键的束缚，而只受自身原子核的束缚，因此，它只要得到较少的能量就能成为自由电子，并留下带正电但不参与导电的杂质离子，显然，这种杂质半导体中自由电子的浓度很大，主要靠自由电子导电。该半导体称为电子导电型半导体，又称为N型半导体（Negative，“负”的字头）。 2、P型半导体 在本征半导体中，仍以硅为例，掺入微量3价元素，即硼族元素，最外层有3个电子，如硼（B）、镓（Ga）、铟（In）等，则原来晶格中某些硅原子被杂质原子代替。因三价杂质原子在与硅原子（最外层4个电子）形成共价键时，缺少一个价电子而在共价键中留下一个空穴（即电子摆脱共价键束缚而成为自由电子后留下的空位）。空穴是数目远远大于自由电子的数目，因此这种半导体主要靠空穴导电，所以称为空穴导电型半导体，又称为P型半导体（Positive，“正”的字头）。 以上是在电子技术基础课程中，关于半导体基础知识部分的一些简单的教学方法探究。将化学知识引入到半导体基础知识的教学过程中，可以较好的解释半导体知识方面的某些内容，帮助学生理解相关的知识，减少对所学知识“一知半解”的现象，并且能够在教学过程中引起学生的兴趣，从而激发学生学好电子技术这门课程的欲望，更好的体现以学生为主体，践行素质教育的教学理念。