实用EMI噪讯对策技术(5)天线与噪讯放射

噪讯会以静电诱诱导、电磁诱导、电磁波等形式在空中传输。电气的导体具有天线效应，也就是说天线除了可以放射电磁波之外，还会撷取在空中传输电磁波。
 
电子与电荷的物理特性
在物理学认为物质是由各种粒子构成，物质的最小单位为「原子」，如图1所示原子是由围绕原子核的电子与原子核构成。
　

图1 原子的结构
　
电子是微小粒子同时也是电气的基本元素，电气分为「正电气」与「负电气」两种，电子属于「拥有负电气的是微小粒子」；原子核则是「拥有正电气的微小粒子」，这些粒子拥有的电气称为「电荷」。电荷(电气量)的单位是「库伦(C)」，一个电子的电荷量「e」与质量「me」可以用下式表示:

在原子的原子核电荷与原子周围的电子，两者拥有的总电荷完全相等，因此原子整体成为中性。物质分为可以通行电气例如金属的「导体」，与无法通行电气的「绝缘体」两种。图2是表示各种物质阻抗大小的阻抗率一览。

导体之中有自由流动的自由电子，自由电子的流动就是所谓的「电流」，电流的单位是「A(安培)」，1A是每秒一库伦的电流移动大小。绝缘体内部没有自由流动的自由电子，绝缘体可以分成:
丧失电子，却拥有正电荷的物质。
具备额外电子，拥有负电荷的物质。

两种，丧失电子的物质通常带正电，具备电子的物质通常带负电，不会转动或是无法转动的电荷称为「静电气」
　

图2 各种物质的阻抗率一览
　
硅与水晶等半导体除了阻抗率介于导体与半导体中间之外还拥有独特性质，该半导体独特性质广泛被应用在电子电路。由图1可知围绕电子周围的的电子之中，在外侧轨道围绕的电子具有容易从原子核分离的性质，此外它还与其它原子拥有结合关系，因此最外侧的电子称为「价电子」。

如图3所示硅的结晶受到价电子的影响，相互连系整齐排列，该价电子一旦成为自由电子飞离后就变成空穴，由于该空穴的负电子已经拔除所以变成正电子，该空穴称为「正孔」，图4是正孔的移动特性。
　

图3 硅结晶的内部排列构造　　　　图4 正孔的移动特性
　
如图4所示❷的价电子依照❶的路径飞离成为自由电子，❷成为正孔。此处假设附近的价电子❸飞离，进入❷的正孔，实际上移动物是电子，然而外观上却看似正孔从❷移动至❸的感觉。

自由电子本身就担负电气的搬运工作，因此被称为「载子(carrier)」，此外正孔外观上也电气的搬运工，因此正孔也是载子。以上是单纯的硅结晶所产生的现象，类似这样的半导体称为「真半导体」，虽然它被视为半导体，不过它的载子数量非常少，性质比较接近绝缘体，所以实际应用并不使用「真半导体」。

硅本身含有若干的不纯物，依照不纯物的种类分成p形半导体与n形半导体(图5)。图5的n形半导体中多出一个价电子，该价电子成为自由电子，亦即混入硅材料内部的不纯物为5个价电子时，称该不纯物为「施体(donor)」。至于p形半导体缺乏一个价电子成为正孔，混入硅材料内部的不纯物为3个价电子时，因此称为「承受体(acceptor)」。
　

图5 n形与p形半导体的比较

半导体透过p形半导体与n形半导体的组合制成，例如图6的二极管就是典型的p形与n形接合后的产物，接合时接合面发生变化称为「空泛层」。
　

图6 典型二极管内部结构