電子

基本概念

英文解釋

　　英文解釋：Electron，Electronic

　　n.

　　電子

　　Electron

　　e.lec.tron

　　n.Abbr. e（名詞）縮寫 e

　　A stable subatomic particle in the lepton family having a rest mass of 9.1066 × 10-28 gram and a unit negative electric charge of approximately 1.602 × 10 -19 coulomb. See table at subatomic particle

　　electr(ic)

　　electr(ic)

　　-on 1

　　-on1

　　Electron

　　e.lec.tron

　　n.Abbr. e

中文解釋

　　電子：輕子族里一種穩(wěn)定的亞原子粒子，負(fù)電荷大約1.602×10 的-19次方庫(kù)侖參見 Subatomic particle

基本簡(jiǎn)介

　　電子（Electron）是一種帶有負(fù)電的亞原子粒子，通常標(biāo)記為e- 。電子屬于輕子類，以重力、電磁力和弱核力與其它粒子相互作用。輕子是構(gòu)成物質(zhì)的基本粒子之一，即其無法被分解為更小的粒子。電子帶有1/2自旋，是一種費(fèi)米子。因此，根據(jù)泡利不相容原理，任何兩個(gè)電子都不能處于同樣的狀態(tài)。電子的反粒子是正電子，其質(zhì)量、自旋、帶電量大小都與電子相同，但是電量正負(fù)性與電子相反。電子與正電子會(huì)因碰撞而互相湮滅，在這過程中，創(chuàng)生一對(duì)以上的光子。

　　　　由電子與中子、質(zhì)子所組成的原子，是物質(zhì)的基本單位。相對(duì)于中子和質(zhì)子所組成的原子核，電子的質(zhì)量顯得極小。質(zhì)子的質(zhì)量大約是電子質(zhì)量的1842倍。當(dāng)原子的電子數(shù)與質(zhì)子數(shù)不等時(shí)，原子會(huì)帶電；稱這原子為離子。當(dāng)原子得到額外的電子時(shí)，它帶有負(fù)電，叫陰離子，失去電子時(shí)，它帶有正電，叫陽(yáng)離子。若物體帶有的電子多于或少于原子核的電量，導(dǎo)致正負(fù)電量不平衡時(shí)，稱該物體帶靜電。當(dāng)正負(fù)電量平衡時(shí)，稱物體的電性為電中性。靜電在日常生活中有很多用途，例如，靜電油漆系統(tǒng)能夠?qū)⒋善幔ㄓ⒄Z：enamel paint）或聚氨酯漆，均勻地噴灑于物品表面。

　　電子與質(zhì)子之間的吸引性庫(kù)侖力，使得電子被束縛于原子，稱此電子為束縛電子。兩個(gè)以上的原子，會(huì)交換或分享它們的束縛電子，這是化學(xué)鍵的主要成因。當(dāng)電子脫離原子核的束縛，能夠自由移動(dòng)時(shí)，則改稱此電子為自由電子。許多自由電子一起移動(dòng)所產(chǎn)生的凈流動(dòng)現(xiàn)象稱為電流。在許多物理現(xiàn)象里，像電傳導(dǎo)、磁性或熱傳導(dǎo)，電子都扮演了機(jī)要的角色。移動(dòng)的電子會(huì)產(chǎn)生磁場(chǎng)，也會(huì)被外磁場(chǎng)偏轉(zhuǎn)。呈加速度運(yùn)動(dòng)的電子會(huì)發(fā)射電磁輻射。

　　根據(jù)大爆炸理論，宇宙現(xiàn)在所存在的電子，大部份都是創(chuàng)生于大爆炸事件。但是，有一小部份是因?yàn)榉派湫晕镔|(zhì)的β衰變或高能量碰撞而創(chuàng)生的。例如，當(dāng)宇宙線進(jìn)入大氣層時(shí)遇到的碰撞。在另一方面，許多電子會(huì)因?yàn)榕c正電子相碰撞而互相湮滅，或者，會(huì)在恒星內(nèi)部制造新原子核的恒星核合成過程中被吸收。

　　在實(shí)驗(yàn)室里，精密的尖端儀器，像四極離子阱（英語：quadrupole ion trap），可以長(zhǎng)時(shí)間約束電子，以供觀察和測(cè)量。大型托卡馬克設(shè)施，像國(guó)際熱核聚變實(shí)驗(yàn)反應(yīng)堆，借著約束電子和離子等離子體，來實(shí)現(xiàn)受控核聚變。無線電望遠(yuǎn)鏡可以用來探測(cè)外太空的電子等離子體。

　　電子的應(yīng)用領(lǐng)域很多，像電子束焊接、陰極射線管、電子顯微鏡、放射線治療、激光和粒子加速器等等。

分類

　　電子屬于亞原子粒子中的輕子類。 輕子被認(rèn)為是構(gòu)成物質(zhì)的基本粒子之一，即其無法被分解為更小的粒子。它帶有1/2自旋，即又是一種費(fèi)米子（按照費(fèi)米—狄拉克統(tǒng)計(jì)）。電子所帶電荷為e=1.6 × 10的-19次方庫(kù)侖，質(zhì)量為9.10 × 10-31 kg (0.51 MeV/c2)。通常被表示為e-。 電子的反粒子是正電子，它帶有與電子相同的質(zhì)量，自旋和等量的正電荷。

　　物質(zhì)的基本構(gòu)成單位——原子是由電子、中子和質(zhì)子三者共同組成。中子不帶電，質(zhì)子帶正電，原子對(duì)外不顯電性。相對(duì)于中子和質(zhì)子組成的原子核，電子的質(zhì)量極小。質(zhì)子的質(zhì)量大約是電子的1840倍。

　　當(dāng)電子脫離原子核束縛在其它原子中自由移動(dòng)時(shí)，其產(chǎn)生的凈流動(dòng)現(xiàn)象稱為電流。

　　各種原子束縛電子能力不一樣，于是就由于失去電子而變成正離子，得到電子而變成負(fù)離子。

　　靜電是指當(dāng)物體帶有的電子多于或少于原子核的電量，導(dǎo)致正負(fù)電量不平衡的情況。當(dāng)電子過剩 時(shí)，稱為物體帶負(fù)電；而電子不足時(shí)，稱為物體帶正電。當(dāng)正負(fù)電量平衡時(shí)，則稱物體是電中性的。 靜電在我們?nèi)粘Ｉ钪杏泻芏鄳?yīng)用方法，其中例子有噴墨打印機(jī)。

　　電子是在1897年由劍橋大學(xué)的卡文迪許實(shí)驗(yàn)室的約瑟夫·湯姆生（一般簡(jiǎn)稱湯姆生）在研究陰極射線時(shí)發(fā)現(xiàn)的。

　　一種對(duì)在原子核附近以不同概率分布的密云的基本假設(shè)。作用范圍現(xiàn)階段只能在核外考慮（所有假設(shè)粒子現(xiàn)在都只能在核外摸索摸索）它被歸于叫做輕子的低質(zhì)量物質(zhì)粒子族，被設(shè)成具有負(fù)值的單位電荷。

電子科技產(chǎn)品市場(chǎng)前景廣闊

　　半導(dǎo)體分立器件行業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀

　　依托良好的政策環(huán)境、生產(chǎn)要素成本低廉以及資源供給充分等優(yōu)勢(shì)，“十一五”期間，海外半導(dǎo)體分立器件的制造環(huán)節(jié)以較快速度向我國(guó)轉(zhuǎn)移。目前，我國(guó)已經(jīng)成為全球最重要的半導(dǎo)體分立器件制造基地。據(jù)統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)顯示，2005年我國(guó)半導(dǎo)體分立器件市場(chǎng)規(guī)模已達(dá)到643.80億元，占據(jù)全球市場(chǎng)40%以上的份額(數(shù)據(jù)來源：中國(guó)半導(dǎo)體協(xié)會(huì)封裝分會(huì))。但從技術(shù)發(fā)展水平看，目前國(guó)內(nèi)半導(dǎo)體分立器行業(yè)技術(shù)水平仍與國(guó)際領(lǐng)先水平存在一定的差距。2009年《電子信息產(chǎn)業(yè)調(diào)整和振興規(guī)劃》明確提出需提高新型電力電子器件的研發(fā)能力，形成完整配套、相互支撐的產(chǎn)業(yè)體系。隨著半導(dǎo)體分立器件國(guó)產(chǎn)化趨勢(shì)的顯現(xiàn)以及下游應(yīng)用領(lǐng)域需求增長(zhǎng)的拉升，我國(guó)半導(dǎo)體分立器件行業(yè)蘊(yùn)含著巨大的發(fā)展契機(jī)。

　　1)市場(chǎng)規(guī)模的發(fā)展

　　2010年，受益于經(jīng)濟(jì)刺激政策的實(shí)施以及物聯(lián)網(wǎng)、新能源、新材料^[2]的應(yīng)用推動(dòng)，我國(guó)電子整機(jī)制造產(chǎn)業(yè)出現(xiàn)快速回升，計(jì)算機(jī)、消費(fèi)電子、通信等整機(jī)產(chǎn)量增長(zhǎng)及產(chǎn)品結(jié)構(gòu)持續(xù)升級(jí)，大大拉動(dòng)了對(duì)上游分立器件產(chǎn)品需求的增長(zhǎng)。

　　2)半導(dǎo)體分立器件應(yīng)用市場(chǎng)發(fā)展前景

　　半導(dǎo)體分立器件的傳統(tǒng)應(yīng)用領(lǐng)域包括消費(fèi)電子、計(jì)算機(jī)及外設(shè)、通訊電信、電源電器等行業(yè)，伴隨著有關(guān)分立器件芯片制造、器件封裝等新技術(shù)新工藝的發(fā)展，光伏、智能電網(wǎng)、汽車電子以及LED照明等熱點(diǎn)應(yīng)用領(lǐng)域逐漸成長(zhǎng)為半導(dǎo)體分立器件的新興市場(chǎng)。“十二五”規(guī)劃綱要中明確將節(jié)能環(huán)保、新能源、新能源汽車等產(chǎn)業(yè)列為先導(dǎo)性、支柱性產(chǎn)業(yè)。我國(guó)產(chǎn)業(yè)政策對(duì)下游新興產(chǎn)業(yè)的大力扶持以及對(duì)傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)的升級(jí)改造，將為半導(dǎo)體分立器件行業(yè)帶來前所未有的發(fā)展動(dòng)力。中國(guó)半導(dǎo)體行業(yè)協(xié)會(huì)預(yù)計(jì)，至2013年我國(guó)半導(dǎo)體分立器件市場(chǎng)需求容量將達(dá)到1,700億元，產(chǎn)量及銷售量將持續(xù)保持10%以上的增長(zhǎng)水平。

　　半導(dǎo)體分立器件行業(yè)發(fā)展趨勢(shì)

　　作為半導(dǎo)體器件產(chǎn)業(yè)的三大分支之一，分立器件產(chǎn)業(yè)保持悠久的發(fā)展史，隨著新技術(shù)、新工藝、新產(chǎn)品的不斷涌現(xiàn)，CAD設(shè)計(jì)、離子注入、多層金屬化、亞微米光刻等先進(jìn)工藝技術(shù)已應(yīng)用到分立器件中，這些技術(shù)都將推動(dòng)分立器件市場(chǎng)的持續(xù)發(fā)展。未來伴隨著物聯(lián)網(wǎng)、3G網(wǎng)絡(luò)等新興行業(yè)的發(fā)展，新型半導(dǎo)體分立器件將不斷涌現(xiàn)，替代原有市場(chǎng)應(yīng)用的同時(shí)，將持續(xù)開拓新興應(yīng)用領(lǐng)域。此外，分立器件體積小型化、組裝模塊化、功能系統(tǒng)化、性能高端化等技術(shù)趨勢(shì)明顯。隨著下游電子信息產(chǎn)品呈現(xiàn)小型化、智能化發(fā)展趨勢(shì)，必然對(duì)內(nèi)嵌于電子信息產(chǎn)品的半導(dǎo)體分立器件等關(guān)鍵零部件提出更高的小型化、微型化以及多功能化的技術(shù)需求。為適應(yīng)整機(jī)裝配效率和提高整機(jī)性能可靠性、穩(wěn)定性的要求，半導(dǎo)體分立器件的小型化、組裝模塊化、功能系統(tǒng)化發(fā)展趨勢(shì)將成為行業(yè)主流。

　　目前，電子元器件行業(yè)已經(jīng)開始走出寒冬，逐步回暖。從全球范圍看，1月份北美半導(dǎo)體設(shè)備制造商平均訂單金額為11.80億美元,B/B值為0.95,已連續(xù)4個(gè)月回升。近期已有部分企業(yè)出現(xiàn)了補(bǔ)庫(kù)存,訂單也開始增多,行業(yè)轉(zhuǎn)暖氛圍有望進(jìn)一步提升,一季度行業(yè)拐點(diǎn)確立信號(hào)逐漸明顯,二季度的需求回升有望繼續(xù)拉動(dòng)訂單復(fù)蘇和庫(kù)存回補(bǔ)。這對(duì)公司發(fā)展來說，無疑營(yíng)造了良好的環(huán)境，公司未來發(fā)展前景可期。

　　主要特點(diǎn)

　　電子塊頭小重量輕（比 μ介子還輕205倍)，被歸在亞原子粒子中的輕子類。輕子是物質(zhì)被劃分的作為基本粒子的一類。電子帶有1/2自旋，滿足費(fèi)米子的條件（按照費(fèi)米—狄拉克統(tǒng)計(jì)）。電子所帶電荷約為- 1.6 × 10-19庫(kù)侖，質(zhì)量為9.10 × 10-31 kg (0.51 MeV/c2)。通常被表示為e-。與電子電性相反的粒子被稱為正電子，它帶有與電子相同的質(zhì)量，自旋和等量的正電荷。 電子在原子內(nèi)做繞核運(yùn)動(dòng)，能量越大距核運(yùn)動(dòng)的軌跡越遠(yuǎn).有電子運(yùn)動(dòng)的空間叫電子層.第一層最多可有2個(gè)電子.第二層最多可以有8個(gè)，第n層最多可容納2n^2個(gè)電子，最外層最多容納8個(gè)電子.最后一層的電子數(shù)量決定物質(zhì)的化學(xué)性質(zhì)是否活潑，1．2電子為金屬元素，3．4．5．6．7為非金屬元素，8為稀有氣體元素.

　　物質(zhì)的電子可以失去也可以得到，物質(zhì)具有得電子的性質(zhì)叫做氧化性，該物質(zhì)為氧化劑；物質(zhì)具有失電子的性質(zhì)叫做還原性，該物質(zhì)為還原劑。物質(zhì)氧化性或還原性的強(qiáng)弱由得失電子難易決定，與得失電子多少無關(guān)。

最外層電子排布

運(yùn)動(dòng)的電子

　　我們現(xiàn)在知道，電荷的最終攜帶著是組成原子的微小電子。在運(yùn)動(dòng)的原子中，每個(gè)繞原子核運(yùn)動(dòng)的電子都帶有一個(gè)單位的負(fù)電荷，而原子核里面的質(zhì)子帶有一個(gè)單位的正電荷。正常情況下，在物質(zhì)中電子和質(zhì)子的數(shù)目是相等的，它們攜帶的電荷相平衡，物質(zhì)呈中型。物質(zhì)在經(jīng)過摩擦后，要么會(huì)失去電子，留下更多的正電荷（質(zhì)子比電子多）。要么增加電子，獲得更多的負(fù)電荷（電子比質(zhì)子多）。這個(gè)過程稱為摩擦生電。

　　自由電子（從原子沖逃逸出來的電子）能夠在導(dǎo)體的原子之間輕易移動(dòng)，但它們?cè)诮^緣體中不行。于是，物體在摩擦?xí)r傳遞到導(dǎo)體上的電荷會(huì)被迅速中和，因?yàn)槎嘤嗟碾娮訒?huì)從物質(zhì) 表面流走，或者額外的電子會(huì)被吸附到物體表面上代替流失的電子。所以，無論摩擦多么劇烈，金屬都不可能摩擦生電。但是，橡膠或塑料這樣的絕緣體，在摩擦之后，其表面就會(huì)留下電荷。

電子與宏觀物體的區(qū)別

　　(1)質(zhì)量很小(9.109×10-31kg)；

　　(2)電子帶負(fù)電荷；

　　(3)運(yùn)動(dòng)空間范圍小(直徑約10-10m) ；

　　(4)運(yùn)動(dòng)速度快(1.590×10^6 m/s)。電子的運(yùn)動(dòng)特征就與宏觀物體的運(yùn)動(dòng)有著極大的不同----它沒有確定的軌道。因此科學(xué)家主要采用建立模型的方法對(duì)電子的運(yùn)動(dòng)情況進(jìn)行研究。

核外電子排布的規(guī)律:

　　1.電子是在原子核外距核由近及遠(yuǎn)、能量由低至高的不同電子層上分層排布；

　　2.每層最多容納的電子數(shù)為n的平方的二倍個(gè)(n代表電子層數(shù))；

　　3.最外層電子數(shù)不超過8個(gè)(第一層不超過2個(gè))，次外層不超過18個(gè)。

　　4．電子一般總是盡先排在能量最低的電子層里，即先排第一層，當(dāng)?shù)谝粚优艥M后，再排第二層，第二層排滿后，再排第三層。

　　電子云是電子在原子核外空間概率密度分布的形象描述，電子在原子核外空間的某區(qū)域內(nèi)出現(xiàn)，好像帶負(fù)電荷的云籠罩在原子核的周圍，人們形象地稱它為“電子云”。它是 1926年奧地利學(xué)者薛定諤在德布羅伊關(guān)系式的基礎(chǔ)上，對(duì)電子的運(yùn)動(dòng)做了適當(dāng)?shù)臄?shù)學(xué)處理，提出了二階偏微分的的著名的薛定諤方程式。這個(gè)方程式的解，如果用三維坐標(biāo)以圖形表示的話，就是電子云。

編輯本段相關(guān)應(yīng)用

　　在一次美國(guó)國(guó)家航空航天局的風(fēng)洞試驗(yàn)中，電子束射向航天飛機(jī)的迷你模型，模擬返回大氣層時(shí)，航天飛機(jī)四周的游離氣體。

　　電子束科技，應(yīng)用于焊接，稱為電子束焊接。這焊接技術(shù)能夠?qū)⒏哌_(dá) 107 W cm^2 能量密度的熱能，聚焦于直徑為 0.3–1.3 mm 的微小區(qū)域。使用這技術(shù)，技工可以焊接更深厚的物件，限制大部分熱能于狹窄的區(qū)域，而不會(huì)改變附近物質(zhì)的材質(zhì)。為了避免物質(zhì)被氧化的可能性，電子束焊接必須在真空內(nèi)進(jìn)行。不適合使用普通方法焊接的傳導(dǎo)性物質(zhì)，可以考慮使用電子束焊接。在核子工程和航天工程里，有些高價(jià)值焊接工件不能忍受任何缺陷。這時(shí)候，工程師時(shí)常會(huì)選擇使用電子束焊接來完成任務(wù)。

　　電子束平版印刷術(shù)是一種分辨率小于一毫米的蝕刻半導(dǎo)體的方法。這種技術(shù)的缺點(diǎn)是成本高昂、程序緩慢、必須操作于真空內(nèi)、還有，電子束在固體內(nèi)很快就會(huì)散開，很難維持聚焦。最后這缺點(diǎn)限制住分辨率不能小于 10 nm 。因此，電子束平版印刷術(shù)主要是用來制備少數(shù)量特別的集成電路。

　　技術(shù)使用電子束來照射物質(zhì)。這樣，可以改變物質(zhì)的物理性質(zhì)或滅除醫(yī)療物品和食品所含有的微生物。做為放射線療法的一種，直線型加速器。制備的電子束，被用來照射淺表性腫瘤。由于在被吸收之前，電子束只會(huì)穿透有限的深度（能量為 5–20 MeV 的電子束通常可以穿透 5 cm 的生物體），電子束療法可以用來醫(yī)療像基底細(xì)胞癌一類的皮膚病。電子束療法也可以輔助治療，已被X-射線照射過的區(qū)域。

　　粒子加速器使用電場(chǎng)來增加電子或正子的能量，使這些粒子擁有高能量。當(dāng)這些粒子通過磁場(chǎng)時(shí)，它們會(huì)放射同步輻射。由于輻射的強(qiáng)度與自旋有關(guān)，因而造成了電子束的偏振。這過程稱為索克洛夫-特諾夫效應(yīng)。很多實(shí)驗(yàn)都需要使用偏振的電子束為粒子源。同步輻射也可以用來降低電子束溫度，減少粒子的動(dòng)量偏差。一當(dāng)粒子達(dá)到要求的能量，使電子束和正子束發(fā)生互相碰撞與湮滅，這會(huì)引起高能量輻射發(fā)射。探測(cè)這些能量的分布，物理學(xué)家可以研究電子與正子碰撞與湮滅的物理行為。

成像

　　低能電子衍射技術(shù) (LEED) 照射準(zhǔn)直電子束于晶體物質(zhì)，然后根據(jù)觀測(cè)到的衍射圖案，來推斷物質(zhì)結(jié)構(gòu)。這技術(shù)所使用的電子能量通常在 20–200 eV 之間[83]。反射高能電子衍射(RHEED) 技術(shù)以低角度照射準(zhǔn)直電子束于晶體物質(zhì)，然后搜集反射圖案，從而推斷晶體表面的資料。這技術(shù)所使用的電子的能量在 8–20 keV 之間，入射角度為 1–4° 。

　　電子顯微鏡將聚焦的電子束入射于樣本。由于電子束與樣本的相互作用，電子的性質(zhì)會(huì)有所改變，像移動(dòng)方向、相對(duì)相位和能量。細(xì)心地分析這些數(shù)據(jù)，即可得到分辨率為原子尺寸的樣本影像。使用藍(lán)色光，普通的光學(xué)顯微鏡的分辨率，因受到衍射限制，大約為 200 nm；相互比較，電子顯微鏡的分辨率，則是受到電子的德布羅意波長(zhǎng)限制，對(duì)于能量為 100 keV 的電子，分辨率大約為 0.0037 nm。像差修正穿透式電子顯微鏡。能夠?qū)⒎直媛式档降陀?0.05 nm ，足夠清楚地觀測(cè)個(gè)別原子。這能力使得電子顯微鏡成為，在實(shí)驗(yàn)室里，高分辨率成像不可缺少的儀器。但是，電子顯微鏡的價(jià)錢昂貴，保養(yǎng)不易；而且由于操作時(shí)，樣品環(huán)境需要維持真空，科學(xué)家無法觀測(cè)活生物。

　　電子顯微鏡主要分為兩種類式：穿透式和掃描式。穿透式電子顯微鏡的操作原理類似高架式投影機(jī)，將電子束對(duì)準(zhǔn)于樣品切片發(fā)射，穿透過的電子再用透鏡投影于底片或電荷耦合元件。掃描電子顯微鏡用聚焦的電子束掃描過樣品，就好像在顯示機(jī)內(nèi)的光柵掃描。這兩種電子顯微鏡的放大率可從 100 倍到 1，000，000 倍，甚至更高。應(yīng)用量子隧穿效應(yīng)，掃描隧道顯微鏡將電子從尖銳的金屬針尖隧穿至樣品表面。為了要維持穩(wěn)定的電流，針尖會(huì)隨著樣品表面的高低而移動(dòng)，這樣，即可得到分辨率為原子尺寸的樣本表面影像。

自由電子雷射

　　自由電子雷射將相對(duì)論性電子束通過一對(duì)波蕩器。每一個(gè)波蕩器是由一排交替方向的磁場(chǎng)的磁偶極矩組成。由于這些磁場(chǎng)的作用，電子會(huì)發(fā)射同步輻射；而這輻射會(huì)同調(diào)地與電子相互作用。當(dāng)頻率匹配共振頻率時(shí)，會(huì)引起輻射場(chǎng)的強(qiáng)烈放大。自由電子雷射能夠發(fā)射同調(diào)的高輻射率的電磁輻射，而且頻域相當(dāng)寬廣，從微波到軟 X-射線。不久的將來，這儀器可以應(yīng)用于制造業(yè)、通訊業(yè)和各種醫(yī)療用途，像軟組織手術(shù)。

其它

　　陰極射線管的核心概念為，洛倫茲力定律的應(yīng)用于電子束。陰極射線管廣泛的使用于實(shí)驗(yàn)式儀器顯示器，電腦顯示器和電視。在光電倍增管內(nèi)，每一個(gè)擊中光陰極的光子會(huì)因?yàn)楣怆娦?yīng)引起一堆電子被發(fā)射出來，造成可探測(cè)的電流脈波。曾經(jīng)在電子科技研發(fā)扮演重要的角色，真空管藉著電子的流動(dòng)來操縱電子信號(hào)；但是，這元件現(xiàn)在已被晶體管一類的固態(tài)電子元件取代了。

電子天文學(xué)理論

　　在眾多解釋宇宙早期演化的理論中，大爆炸理論是比較能夠被物理學(xué)界廣泛接受的科學(xué)理論。在大爆炸的最初幾秒鐘時(shí)間，溫度遠(yuǎn)遠(yuǎn)高過100億K。那時(shí)，光子的平均能量超過1.022 MeV很多，有足夠的能量來創(chuàng)生電子和正電子對(duì)。

　　同時(shí)，電子和正電子對(duì)也在大規(guī)模地相互湮滅對(duì)方，并且發(fā)射高能量光子。在這短暫的宇宙演化階段，電子，正電子和光子努力地維持著微妙的平衡。但是，因?yàn)橛钪嬲诳焖俚嘏蛎浿校瑴囟瘸掷m(xù)轉(zhuǎn)涼，在10秒鐘時(shí)候，溫度已降到30億K，低于電子-正電子創(chuàng)生過程的溫度底限100億K。因此，光子不再具有足夠的能量來創(chuàng)生電子和正電子對(duì)，大規(guī)模的電子-正電子創(chuàng)生事件不再發(fā)生。可是，電子和正電子還是繼續(xù)不段地相互湮滅對(duì)方，發(fā)射高能量光子。由于某些尚未確定的因素，在輕子創(chuàng)生過程（英語：leptogenesis （physics））中，創(chuàng)生的電子多于正電子。否則，假若電子數(shù)量與正電子數(shù)量相等，現(xiàn)在就沒有電子了！大約每10億個(gè)電子中，會(huì)有一個(gè)電子經(jīng)歷了湮滅過程而存留下來。不只這樣，由于一種稱為重子不對(duì)稱性的狀況，質(zhì)子的數(shù)目也多過反質(zhì)子。很巧地，電子存留的數(shù)目跟質(zhì)子多過反質(zhì)子的數(shù)目正好相等。因此，宇宙凈電荷量為零，呈電中性[63]。

　　高能量光子能夠與原子核的庫(kù)侖場(chǎng)相互作用，從而創(chuàng)生電子和正電子。這過程稱為電子正電子成對(duì)產(chǎn)生。

　　假若溫度高于10億K，任何質(zhì)子和中子結(jié)合而形成的重氫，會(huì)立刻被高能量光子光解。在大爆炸后100秒鐘，溫度已經(jīng)低于10億K，質(zhì)子和中子結(jié)合而成的重氫，不再會(huì)被高能量光子光解，存留的質(zhì)子和中子開始互相參予反應(yīng)，形成各種氫的同位素和氦的同位素，和微量的鋰和鈹。這過程稱為太初核合成[64]。在大約1000秒鐘時(shí)，溫度降到低于4億K。核子與核子之間，不再能靠著高速度隨機(jī)碰撞的機(jī)制，克服庫(kù)侖障壁，互相接近，產(chǎn)生核聚變。因此，太初核合成過程無法進(jìn)行，太初核合成階段大致結(jié)束。任何剩余的中子，會(huì)因?yàn)榘胨テ诖蠹s為614秒的負(fù)貝塔衰變，轉(zhuǎn)變?yōu)橘|(zhì)子，同時(shí)釋出一個(gè)電子和一個(gè)反電子中微子。

　　在以后的377，000年期間，電子的能量仍舊太高，無法與原子核結(jié)合。在這時(shí)期之后，隨著宇宙逐漸地降溫，原子核開始束縛電子，形成中性的原子。這過程稱為復(fù)合。在這相當(dāng)快的復(fù)合過程時(shí)期之后，大多數(shù)的原子都成為中性，光子不再會(huì)很容易地與物質(zhì)相互作用。光子也可以自由地移動(dòng)于透明的宇宙[65]。

　　大爆炸的一百萬年之后，第一代恒星開始形成[65]。在恒星內(nèi)部，恒星核合成過程的各種核聚變，會(huì)造成正電子的創(chuàng)生（參閱質(zhì)子-質(zhì)子鏈反應(yīng)和碳氮氧循環(huán)）。這些正電子立刻會(huì)與電子互相湮滅，同時(shí)釋放伽馬射線。結(jié)果是電子數(shù)目穩(wěn)定地遞減，跟中子數(shù)目對(duì)應(yīng)地增加。恒星演化過程會(huì)合成各種各樣的放射性同位素。有些同位素隨后會(huì)經(jīng)歷負(fù)貝塔衰變，同時(shí)發(fā)射出一個(gè)電子和一個(gè)反電子中微子結(jié)果是電子數(shù)目增加，跟中子數(shù)目對(duì)應(yīng)地減少。例如，鈷-60（60Co）同位素會(huì)因衰變而形成鎳-60[66]。

　　質(zhì)量超過20太陽(yáng)質(zhì)量的恒星，在它生命的終點(diǎn)，會(huì)經(jīng)歷到引力坍縮，因而變成一個(gè)黑洞[67]。按照相對(duì)論理論，黑洞所具有的超強(qiáng)引力，足可阻止任何物體逃離，甚至電磁輻射也無法逃離。但是，物理學(xué)家認(rèn)為，量子力學(xué)效應(yīng)可能會(huì)允許電子和正電子創(chuàng)生于黑洞的事件視界，因而使得黑洞發(fā)射出霍金輻射，。

　　當(dāng)一對(duì)虛粒子，像正電子-電子虛偶，創(chuàng)生于事件視界或其鄰近區(qū)域時(shí)，這些虛粒子的隨機(jī)空間分布，可能會(huì)使得其中一個(gè)虛粒子，出現(xiàn)于事件視界的外部。這過程稱為量子隧穿效應(yīng)。黑洞的引力勢(shì)會(huì)供給能量，使得這虛粒子轉(zhuǎn)變?yōu)檎鎸?shí)粒子，輻射逃離黑洞。這輻射程序稱為霍金輻射。在另一方面，這程序的代價(jià)是，虛偶的另一位成員得到了負(fù)能量。這會(huì)使得黑洞凈損失一些質(zhì)能。霍金輻射的發(fā)射率與黑洞質(zhì)量成反比；質(zhì)量越小，發(fā)射率越大。這樣，黑洞會(huì)越來越快地蒸發(fā)。在最后的0.1秒，超大的發(fā)射率可以類比于一個(gè)大爆炸[68]。

　　　　高能量宇宙線入射于地球大氣層，造成了一陣持久的空中射叢。

　　宇宙線是遨游于太空的高能量粒子。物理學(xué)者曾經(jīng)測(cè)量到能量高達(dá)3.0 × 1020 eV的粒子[69]。當(dāng)這些粒子進(jìn)入地球的大氣層，與大氣層的核子發(fā)生碰撞時(shí)，會(huì)創(chuàng)生一射叢的粒子，包括π介子[70]。渺子是一種輕子，是由π介子在高層大氣衰變而產(chǎn)生的。在地球表面觀測(cè)到的宇宙線，超過半數(shù)是渺子。半衰期為2.2微秒的渺子會(huì)因衰變而產(chǎn)生一個(gè)電子或正電子。

　　電子：電子是兩個(gè)電速奇子在萬有引力下盤旋耦合而成的，為電速奇子逃脫原子核后所成之虛像、外像。質(zhì)量m≈9.1102x10-31kg。

　　具有逃逸速度的奇子垂直跌入團(tuán)子的黃道或紅道，被其軌道上與轉(zhuǎn)子同步的聚子（與團(tuán)子黃道、紅道中公轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)子同速的聚子）撞擊逃逸而出，就成為電速奇子，電速奇子位于團(tuán)子的類彗星軌道上，可以在重子、原子核之間越遷（多數(shù)隨重子、原子核振蕩接觸而越遷）。

　　團(tuán)子7發(fā)出的電速奇子平均速度v≈17281813米/每秒。

　　常溫下物質(zhì)運(yùn)動(dòng)達(dá)到某一速度，進(jìn)入其中的同向自由奇子被物質(zhì)團(tuán)子中的同步聚子打出成同向電速奇子流，則此物質(zhì)即帶電。導(dǎo)線中有電流時(shí)，線中無電子，線中電流為電速奇子在不同核子間躍遷所至，常見電速奇子在核子內(nèi)平均速度為17281813米/每秒，而電速奇子多不能逃脫核子中團(tuán)子之引力，多數(shù)位于團(tuán)子、重子之偏心類彗星繞日軌道旋轉(zhuǎn)，主電流需借核子振蕩接觸方能前行，故電流在電線中傳導(dǎo)，主流速度小于等于此導(dǎo)線之聲速，故小城鎮(zhèn)晚間停電來電時(shí)，可見燈光逐見熄滅或點(diǎn)亮。    

編輯本段發(fā)展趨勢(shì)

　　首先，平板電腦將繼續(xù)侵蝕筆記本電腦市場(chǎng)，微軟“視窗8”目前還沒能扭轉(zhuǎn)這一趨勢(shì)。消費(fèi)者還不會(huì)放棄購(gòu)買筆記本電腦，但會(huì)延長(zhǎng)產(chǎn)品的更新周期，將平板電腦列為首要購(gòu)買對(duì)象。平板電腦將逐漸取代單一的電子閱讀器。
　　第二，以蘋果公司為代表的軟硬件整合浪潮將繼續(xù)席卷，各大公司將把自己品牌設(shè)備的硬件、操作系統(tǒng)、核心應(yīng)用和網(wǎng)絡(luò)生態(tài)環(huán)境都掌握在手中。谷歌在完成收購(gòu)摩托羅拉移動(dòng)后將進(jìn)一步向這個(gè)整合模式發(fā)展；而在推出自己生產(chǎn)的Surface平板之后，微軟如果宣布推出自主品牌的手機(jī)也不會(huì)讓人感到驚奇。
　　第三，智能電視。盡管現(xiàn)在三星等品牌的電視機(jī)已經(jīng)可以接入互聯(lián)網(wǎng)、觀看網(wǎng)絡(luò)視頻，但這些產(chǎn)品還稍顯“笨拙”，所謂“智能電視”的功能還沒能被廣大消費(fèi)者接受。業(yè)內(nèi)和消費(fèi)者最期待的蘋果智能電視有望在2013年推出，重新定義電視觀看體驗(yàn)、更為流暢地融合有線電視和網(wǎng)絡(luò)內(nèi)容。
　　第四，價(jià)格低廉的智能手機(jī)和流量計(jì)劃。盡管智能手機(jī)越來越普及，但服務(wù)價(jià)格還是較為昂貴，每月的通話及流量費(fèi)用輕易就能突破100美元。使用谷歌安卓系統(tǒng)及微軟系統(tǒng)的智能手機(jī)在保證品質(zhì)的情況下，有望在2013年降價(jià)。已有美國(guó)運(yùn)營(yíng)商開始提供每月19美元無限量通話、短信和流量的計(jì)劃。
　　第五，音質(zhì)更佳、價(jià)格不菲的便攜音樂播放器。很多藝術(shù)家都抱怨現(xiàn)在的數(shù)字音樂缺乏錄音棚里音樂原有的豐富質(zhì)感，2013年可能流行能播放高質(zhì)量數(shù)字音樂的便攜播放器。這種設(shè)備播放音樂文件的大小可能是目前音樂文件的10到20倍。如韓國(guó)iRiver公司已推出一種售價(jià)達(dá)700美元、可以播放HIFI音樂（高保真）的播放器。
　　第六，健康監(jiān)測(cè)設(shè)備。2013年將有更多可以隨時(shí)計(jì)步和對(duì)睡眠狀況、心率等健康指標(biāo)進(jìn)行監(jiān)測(cè)的手環(huán)、手表等電子設(shè)備出現(xiàn)。
　　第七，互聯(lián)網(wǎng)控制家電。2013年預(yù)計(jì)將有更多的應(yīng)用程序和設(shè)備讓消費(fèi)者通過低耗能的網(wǎng)絡(luò)、智能手機(jī)或平板電腦，對(duì)電燈、家用電器等日常物件進(jìn)行無線控制。
　　除了以上這些趨勢(shì)，人們對(duì)云計(jì)算也就是遠(yuǎn)程服務(wù)器的依賴將進(jìn)一步增強(qiáng)，這將對(duì)日常生活、行業(yè)發(fā)展產(chǎn)生持久的影響。^[1]

其他資料

電子-觀測(cè)

　　遠(yuǎn)距離地觀測(cè)電子的各種現(xiàn)象，主要是依靠探測(cè)電子的輻射能量。例如，在像恒星日冕一類的高能量環(huán)境里，自由電子會(huì)形成一種藉著制動(dòng)輻射來輻射能量的等離子。電子氣體的等離子振蕩。是一種波動(dòng)，是由電子密度的快速震蕩所產(chǎn)生的波動(dòng)。這種波動(dòng)會(huì)造成能量發(fā)射。天文學(xué)家可以使用無線電望遠(yuǎn)鏡來探測(cè)這能量。

　　根據(jù)普朗克關(guān)系式，光子的頻率與能量成正比。當(dāng)一個(gè)束縛電子躍遷于原子的不同能級(jí)的軌域之間時(shí)，束縛電子會(huì)吸收或發(fā)射具有特定頻率的光子。例如，當(dāng)照射寬帶光譜的光源于原子時(shí)，很明顯特別的吸收光譜會(huì)出現(xiàn)于透射輻射的光譜。每一種元素或分子會(huì)顯示出一組特別的吸收光譜，像氫光譜。光譜學(xué)專門研究測(cè)量這些譜線的強(qiáng)度和寬度。細(xì)心分析這些數(shù)據(jù)，即可得知物質(zhì)的組成元素和物理性質(zhì)。

　　在實(shí)驗(yàn)室操控條件下，電子與其它粒子的相互作用，可以用粒子探測(cè)器。來仔細(xì)觀察。電子的特征性質(zhì)，像質(zhì)量、自旋和電荷等等，都可以加以測(cè)量檢驗(yàn)。四極離子阱和潘寧阱。可以長(zhǎng)時(shí)間地將帶電粒子限制于一個(gè)很小的區(qū)域。這樣，科學(xué)家可以準(zhǔn)確地測(cè)量帶電粒子的性質(zhì)。例如，在一次實(shí)驗(yàn)中，一個(gè)電子被限制于潘寧阱的時(shí)間長(zhǎng)達(dá) 10 個(gè)月之久。1980 年，電子磁矩的實(shí)驗(yàn)值已經(jīng)準(zhǔn)確到 11 個(gè)位數(shù)。在那時(shí)候，是所有測(cè)得的物理常數(shù)中，最準(zhǔn)確的一個(gè)。

　　于2008 年2 月，隆德大學(xué)的一組物理團(tuán)隊(duì)首先拍攝到電子能量分布的視訊影像。科學(xué)家使用非常短暫的閃光，稱為阿托秒。脈沖，率先捕捉到電子的實(shí)際運(yùn)動(dòng)狀況。

　　在固態(tài)物質(zhì)內(nèi)，電子的分布可以用角分辨光電子譜來顯像。應(yīng)用光電效應(yīng)理論，這科技照射高能量輻射于樣品，然后測(cè)量光電發(fā)射的電子動(dòng)能分布和方向分布等等數(shù)據(jù)。仔細(xì)地分析這些數(shù)據(jù)，即可推論固態(tài)物質(zhì)的電子結(jié)構(gòu)。

實(shí)驗(yàn)證實(shí)電子可分裂

　　新華社倫敦09年8月2日電（記者黃堃）英國(guó)研究人員最近通過實(shí)驗(yàn)證實(shí)了電子可分裂為自旋子和空穴子的理論假設(shè)，這一進(jìn)展將有助于研制下一代量子計(jì)算機(jī)。　英國(guó)劍橋大學(xué)日前發(fā)布新聞公報(bào)說，該校研究人員和伯明翰大學(xué)的同行合作完成了這項(xiàng)研究。公報(bào)稱，電子通常被認(rèn)為不可分。但1981年有物理學(xué)家提出，在某些特殊條件下電子可分裂為帶磁的自旋子和帶電的空穴子。　劍橋大學(xué)研究人員將極細(xì)的“量子金屬絲”置于一塊金屬平板上方，控制其間距離為約30個(gè)原子寬度，并將它們置于約零下273攝氏度的超低溫環(huán)境下，然后改變外加磁場(chǎng)，發(fā)現(xiàn)金屬板上的電子在通過量子隧穿效應(yīng)跳躍到金屬絲上時(shí)分裂成了自旋子和空穴子。　研究人員說，人們對(duì)電子性質(zhì)的研究曾掀起了半導(dǎo)體革命，使計(jì)算機(jī)產(chǎn)業(yè)飛速發(fā)展，現(xiàn)在又出現(xiàn)了實(shí)際研究自旋子和空穴子性質(zhì)的機(jī)會(huì)，這可能會(huì)促進(jìn)下一代量子計(jì)算機(jī)的發(fā)展，帶來新一輪的計(jì)算機(jī)革命。

電子層

　　　　電子層又稱電子殼或電子殼層，是原子物理學(xué)中，一組擁有相同主量子數(shù)n的原子軌道。電子層組成為一粒原子的電子序。這可以證明電子層可容納最多電子的數(shù)量為2n。

　　亨利·莫塞萊和巴克拉的X射線吸收研究首次于實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)電子層。巴克拉把它們稱為K、L和、M（以英文子母排列）等電子層（最初 K 和 L 電子層名為 B 和 A，改為 K 和 L 的原因是預(yù)留空位給未發(fā)現(xiàn)的電子層）。這些字母后來被n值1．2．3等取代。它們被用于分光鏡的西格班記號(hào)法。

　　電子層的名字起源于波耳模型中，電子被認(rèn)為一組一組地圍繞著核心以特定的距離旋轉(zhuǎn)，所以軌跡就形成了一個(gè)殼。

電子并非基本粒子

　　　　100多年前，當(dāng)美國(guó)物理學(xué)家Robert Millikan首次通過實(shí)驗(yàn)測(cè)出電子所帶的電荷為1.602E-19C后，這一電荷

　　值變被廣泛看作為電荷基本單元。然而如果按照經(jīng)典理論，將電子看作“整體”或者“基本”粒子，將使我們對(duì)電子在某些物理情境下的行為感到極端困惑，比如當(dāng)電子被置入強(qiáng)磁場(chǎng)后出現(xiàn)的非整量子霍爾效應(yīng)。為了解決這一難題，1980年，美國(guó)物理學(xué)家Robert Laughlin提出一個(gè)新的理論解決這一迷團(tuán)，該理論同時(shí)也十分簡(jiǎn)潔地詮釋了電子之間復(fù)雜的相互作用。然而接受這一理論確是要讓物理學(xué)界付出“代價(jià)”的：由該理論衍生出的奇異推論展示，電流實(shí)際上是由1/3電子電荷組成的。

　　電子是物質(zhì)的相對(duì)基本形式，同質(zhì)子相比是一種相對(duì)單純的存在，同質(zhì)子不在一個(gè)級(jí)別，是質(zhì)子的下一級(jí)別。通過撞擊，電子可以產(chǎn)生任何形式的基本粒子。

　　在一項(xiàng)新的實(shí)驗(yàn)中，Weizmann機(jī)構(gòu)的科學(xué)家設(shè)計(jì)出精妙的方法去檢驗(yàn)這一非整電子電荷是否存在。該實(shí)驗(yàn)將能很好地檢測(cè)出所謂的“撞擊背景噪聲”，這是分?jǐn)?shù)電荷存在的直接證據(jù)。科學(xué)家將一個(gè)有電流通過的半導(dǎo)體浸入高強(qiáng)磁場(chǎng)，非整量子霍爾效應(yīng)隨之被檢測(cè)出來，他們又使用一系列精密的儀器排除外界噪聲的干擾，該噪聲再被放大并分析，結(jié)果證實(shí)了所謂的“撞擊背景噪聲”的確來源于電子，因而也證實(shí)了電流的確是由1/3電子電荷組成。由此他們得出電子并非自然界基本的粒子，而是更“基本”更“簡(jiǎn)單”且無法再被分割的亞原子粒子組成。

得失

　　當(dāng)最外層電子數(shù)為8，最內(nèi)層電子數(shù)為2時(shí)，該原子就形成為相對(duì)穩(wěn)定結(jié)構(gòu)了【氦除外，氦的電子數(shù)為2但也是相對(duì)穩(wěn)定結(jié)構(gòu)】，不易發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，稀有氣體一般都為相對(duì)穩(wěn)定結(jié)構(gòu)，所以不易發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，而非稀有氣體能夠通過化學(xué)變化實(shí)現(xiàn)成為相對(duì)穩(wěn)定結(jié)構(gòu)，金屬元素的最外層電子數(shù)一般<4，易失電子，而非金屬元素的最外層電子數(shù)一般>4，易得電子。注：電子不能隨意拋給大自然。例如氯化鈉【即食鹽】，氯的最外層電子數(shù)是7，易得電子1個(gè)電子，鈉的最外層電子數(shù)為1易失去一個(gè)電子，氯和鈉發(fā)生化學(xué)反應(yīng)時(shí)，鈉將最外層電子給了氯，此時(shí)鈉和氯的電子電荷數(shù)都不等于原子核的電荷數(shù)了，鈉由于丟了一個(gè)電子就帶了一個(gè)正電荷了，而氯由于得了一個(gè)電子，就帶了一個(gè)負(fù)電荷，此時(shí)的氯和鈉都不能算是原子了，只能說是氯離子和鈉離子了。根據(jù)物理學(xué)，正負(fù)相吸，氯和鈉就將吸在一起，形成氯化鈉，大多數(shù)的化合物都是這樣結(jié)合的。

　　各種元素電子一般得失情況可以通過化學(xué)價(jià)來表達(dá)，如鈉一般失掉一個(gè)電子顯+1【正一】?jī)r(jià)，那么鈉的化合價(jià)就是+1價(jià)，這是一些常見元素的根和根的化合價(jià)：