电场效应其他领域的重要应用---半导体物理

场效应（field effect）

电场对半导体的影响。在电场作用下半导体中自由电子和自由空穴的平衡遭到破坏。如MOS结构在不同的电场作用下，由于电场对半导体内载流子的吸引或排斥作用而在半导体表面附近产生载流子的积累或耗尽，通常把这种半导体表面电导受垂直电场调制的效应称为场效应。

场效应管

场效应晶体管（Field Effect Transistor缩写FET）简称场效应管。主要有两种类型（junction FET—JFET）和金属 - 氧化物半导体场效应管（metal-oxide semiconductor FET，简称MOS-FET）。由多数载流子参与导电，也称为单极型晶体管。它属于电压控制型半导体器件。具有输入电阻高（107～1015Ω）、噪声小、功耗低、动态范围大、易于集成、没有二次击穿现象、安全工作区域宽等优点，现已成为双极型晶体管和功率晶体管的强大竞争者。场效应管（FET）是利用控制输入回路的电场效应来控制输出回路电流的一种半导体器件，并以此命名。由于它仅靠半导体中的多数载流子导电，又称单极型晶体管。FET 英文为Field Effect Transistor，简写成FET。

与双极型晶体管相比，场效应管具有如下（栅源电压）来控制ID（漏极电流）；

（2）场效应管的控制输入端电流极小，因此它的输入电阻（107～1012Ω）很大。

（3）它是利用多数载流子导电，因此它的温度稳定性较好；

（4）它组成的放大电路的电压放大系数要小于三极管组成放大电路的电压放大系数；

（5）场效应管的抗辐射能力强；

（6）由于它不存在杂乱运动的电子扩散引起的散粒噪声，所以噪声低。 2100433B

电场效应基团效应

R.戈尔登和L.M.斯托克测定了以下多环酸（见图）的电离常数p：当X=H 时，p为6.04；X=Cl时，p为6.25；X=COOCH时，p为6.20。直接通过空间和溶剂分子传递的电子效应。场效应是一种长距离的极性相互作用，是作用距离超过两个C—C键长时的极性效应。

在以上分子中，X基团与COOH基团之间相隔四个单键，X基团的诱导效应对p的变化影响很小。此外，分子内生成氢键的可能性也很小。因此，上述化合物的pH的差别可用场效应来解释。当X=Cl和COOCH时，其pH大于X=H时的pH，其原因是基团X吸收电子后形成偶极C—X的场效应，通过空间或溶剂分子直接影响了COOH的电离。场效应的作用方向与诱导效应作用方向往往相同，一般很难将这两种效应区分开。

电场效应几何关系

场效应还与分子的几何形状有关。例如下列两个化合物（见图）的p和酯化反应速率常数大小不一样,它们的次序是a>b。在a、b两个化合物中，氯原子对COOH的诱导效应是相同的，这两种基团之间插入相同数目的C—C键。但它们的场效应则不相同,在化合物b中的氯原子通过空间与 COOH的相互作用距离要比化合物a的作用距离近一些，因此a的酸度较大。这说明场效应确是存在的 。

诱导效应

在有机化合物分子中，由于电负性不同的取代基（原子或原子团）的影响，使整个分子中的成键电子云密度向某一方向偏移，使分子发生极化的效应，叫诱导效应。由极性键所表现出的诱导效应称做静态诱导效应，而在化反应过程中由于外电场（如试剂、溶剂）的影响所产生的极化键所表现出的诱导效应称做动态诱导效应。诱导效应只改变键内电子云密度分布，而不改变键的本性。且与共轭效应相比，无极性交替现象。诱导效应的特征是电子云偏移沿着σ键传递，并随着碳链的增长而减弱，最终消失。诱导效应是一种短程力，传递到第三个碳时已经很弱，传到第五个碳时几乎完全消失。诱导效应是一种静电作用，是永久性的，属于电子效应的一种。

直接通过空间和溶剂分子传递的电子效应。场效应是一种长距离的极性相互作用,是作用距离超过两个C—C键长时的极性效应。化学中的电场效应（Field effect，记作F）是指通过空间的分子内静电作用，即某取代基在空间产生一个电场，它对另一处的反应中心发生影响。