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電子的發現者

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電子的發現者 1858年,德國科學家普呂克(1801-1868)將一個玻璃試管中的空氣抽的非常稀薄,然後再試管兩頭裝上電極板,極板上加入幾千伏的電壓,在陰極對面試管壁上閃爍著綠色的輝光,但是卻沒有看到從陰極上有任何東西發射出來。 湯姆遜巧妙地修改了這個實驗,在陰極射線前加了個震盪磁場,並在磁場前面加了個螢光屏。這樣改變磁場的強度,測量螢光屏上的電子的位置,就可以算出這個粒子的荷質比。 1897年4月湯姆生以《陰極射線》為題作了研究報告,申明發現了比原子更小的粒子—電子。並給了電子的屬性比如荷質比、帶負電。 由於湯姆森建議電子為組成物質的基礎粒子,並且做實驗確切證實他的論述,他被公認為電子的發現者。電子是人類發現的第一種基礎粒子。

包立不相容原理

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包立不相容原理 在量子力學裏,包立不相容原理(英語:Pauli exclusion principle,簡稱為包立原理或不相容原理表明,兩個全同的費米子不能處於相同的量子態。 電子是費米子,遵守包立不相容原理,每一個原子軌道最多只能載有2個電子。當正好有兩個電子處於同一個原子軌道時,這對電子的自旋必定彼此方向相反。 每一個元素的化學性質與最外層的電子層所擁有電子的數量有關。不同的元素,假若最外層的電子層所擁有電子的數量相同,則所表現出的性質類似,週期表就是依賴這機制來排列元素。 應用包立不相容原理,量子自由電子理論與能帶理論關鍵性地奠定了凝聚態物理學的基礎。凝聚態物質的很多種機械、電磁、光學、化學性質都是包立不相容原理的直接後果。

光電效應

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光電效應 光電效應起因於光或其他形式電磁輻射所引起物質導電性的改變。 要產生光電效應,物質需要吸收入射光而產生帶電的載子,例如在半導體中的傳導電 子及帶正電的電洞,或是在金屬表面放出自由電子(光電子)。 光電效應理論提供了光 偵測裝趵,如光電倍增管或電荷耦合元件影像感應器等,以及光電能 量轉換裝趵的理論基礎。光子束也會影響電子的運動,包括光電導效應、光伏效應、光電化學效應。 假若金屬裏的電子吸收了一個光子的能量,而這能量大於或等於某個與金屬相關的能量閾值(稱為這種金屬的逸出功),則此電子因為擁有了足夠的能量,會從金屬中逃逸出來,成為光電子。 光電子的能量與輻照度無關,只與光子的能量、頻率有關。電子所吸收的能量能夠克服逸出功,並且還有剩餘能量,則這剩餘能量會成為電子在被發射後的動能。

量子效應

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量子效應 半導體材料的能帶間隙則介於絕緣體與 導體之間,在室溫下,價電能帶裡的少數價電 子有機會藉由環境的熱能激發到上層的導電能 帶,因此具有微弱的導電特性。 半導體材料的導電特性可以藉 由調節摻雜源的個數來掌控,這是金屬或絕緣 體材料所沒有的性質。 外因為半導體材料的能帶間隙介於0.5∼2電 子伏特,並不太高,因此也可以藉由外加電場、 光激發、升溫等方式激發價電子躍遷至導電能 帶,以調整半導體材料的導電性。 影響半導體材料導電特性的因子,除了導電 粒子的數目外,還涉及電子及電洞的分布函數特 性與傳輸移動能力(如碰撞機制)。 粒子的自旋量子數可視為粒子的最小角動 量量子數,由於電子和電洞都是自旋數是半整數 倍的粒子,因此必須滿足包立不相容原理。每個粒子都具有特有的自旋。粒子自旋角動量遵從角動量的普遍規律。

量子物理

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量子物理 各式各樣的半導體產品已陪伴在我們生活周遭, 悄悄地影響著日常的生活。 經過一個世紀的熱烈探索,量子物理的知識在20世紀得以完整建構, 並且發展出影響我們生活甚巨的半導體科技與其衍生的網路及通訊科技。 懂得「用火」是人類文明與科學發展的重要 起點。初始,人們用火來煮食、開墾荒地,進而用 來冶金、鍛造銅器等。 科學家在20世紀初從「黑體輻射」的實驗中 發現,無法利用已知的熱力學知識來完整解釋黑體 熱輻射的行為。 我們可以應用現有的自然材料,藉著控制這些材料的尺度, 創造出更多的特性,發明新一世代的新穎元件或者發展電路與其他應用。

真空管

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真空管 真空管(英語:Vacuum Tube)是一種在電路中控制電子流動的電子元件。參與工作的電極被封裝在一個真空的容器內(管壁大多為玻璃),因而得名。 在二十世紀中期前,因半導體尚未普及,基本上當時所有的電子器材都使用真空管,形成了當時對真空管的需求。 但在半導體技術的發展普及和平民化下,真空管因成本高、不耐用、體積大、效能低等原因,最後被半導體取代了。 對於大功率放大(如百萬瓦電台)及衛星(微波大功率)而言,大功率真空管及行波管仍是唯一的選擇。對於高頻電焊機及X射線機,它仍是主流器件。 湯瑪斯·愛迪生。1880年某日,他好奇地在燈泡中多放了一個電極,且灑了點箔片,結果發現了奇特的現象:第三極通正電時,箔片毫無反應;但通負電時,箔片隨即翻騰漂浮。後來被稱為愛迪生效應。

半導體發展史

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半導體發展史 半導體材料是一種導電性可受到控制的材料,有別於絕緣體和導體,其電阻是可以受到施加於兩側的電壓所控制。因而使我們能夠自動控制各類電子儀器。 於 1883 年,法拉第 ( 1791-1867) 發現硫化銀的電阻與普通的金屬不同:硫化銀的的電阻卻會隨著溫度的上升而降低。我們現在知道,這是因為硫化銀是一種半導體,而半導體的一個特性就是其電阻會隨著溫度的上升而降低。 一直等到 1948 年,美國貝爾實驗室的三位科學家—蕭克立 ( 1910-1989)、巴丁 ( 1908-1991) 和布萊坦 (1902-1987) 發明了雙極性電晶體 (Bipolar transistor) 後,半導體產業才開始蓬勃發展,而三人也獲得了 1956 年的諾貝爾物理獎。