雜質半導體
發布時間:2013/10/13 17:33:49 訪問次數:2562
在本征半導體中,由于載流子數量極少,SER2918H-682KL導電能力很弱,故其實用價值不大。如果在其中摻人某些微量雜質元素,就可以大大提高其導電能力,這種摻人了雜質元素的半導體稱為雜質半導體。按摻入的雜質不同,雜質半導體可分為兩類:N型半導體和P型半導體。
在本征半導體硅(或鍺)中摻人微量V價元素(如磷、砷、銻等),就形成了N型半導體。其結構示意圖如圖1.1.3 (a)所示。雜質原子有5個價電子,其中4個將分別與相鄰硅(或鍺)原子的價電子組成共價鍵,多余一個價電子因只受原子的吸引作用,所以很容易掙脫雜質原子而成為自由電子,雜質原子則成為帶正電荷的離子,由于這個多余的價電子不在共價鍵中,因此,在成為自由電子時不會同時產生空穴。在室溫下,雜質原子都處于這種電離狀態,每個雜質原子產生一個自由電子,致使N型半導體中自由電子的數目顯著增加,例如:在本征硅中摻人百萬分之一的磷原子,在硅晶體中則會產生5×1022×10-6—5×l016個/cm一。個自由電子(硅的原子密度為5×1022個/CII1一3),而同時由本征激發產生的載流子濃庋僅為1.5×10如個/CITI-s。于是半導體中的自由電子數目多于空穴的數目,自由電子成為多數載流子,簡稱多子;空穴成為少數載流子,簡稱少子。這種主要靠自由電子導電的半導體稱為電子型半導體或N型半導體。
在本征半導體硅(或鍺)中摻入微量Ⅲ價元素(如硼、鋁、銦),就形成了P型半導體。其結構示意圖如圖1.1.3(b)所示。在組成共價鍵時,每個雜質原子產生一個空穴。在室溫下,空穴能吸引鄰近的價電子來填補,雜質原子獲得電子變成了帶負電荷的離子。由于每個雜質原子都可向晶體提供一個空穴,但同時不會產生自由電子,于是半導體中的空穴數目多于自由電子的數目,空穴成為多數載流子,自由電子為少子。這種主要靠空穴導電的半導體稱為空穴型半導體或P型半導體。
應該指出,在雜質半導體中,本征激發所產生的載流子濃度遠小于摻雜所帶來的載流子濃度。但是摻雜并沒有破壞半導體內正、負電荷的平衡狀態,它既沒有失去電子,也沒有獲得電子,仍呈電中性,對外是不帶電的。
在本征半導體中,由于載流子數量極少,SER2918H-682KL導電能力很弱,故其實用價值不大。如果在其中摻人某些微量雜質元素,就可以大大提高其導電能力,這種摻人了雜質元素的半導體稱為雜質半導體。按摻入的雜質不同,雜質半導體可分為兩類:N型半導體和P型半導體。
在本征半導體硅(或鍺)中摻人微量V價元素(如磷、砷、銻等),就形成了N型半導體。其結構示意圖如圖1.1.3 (a)所示。雜質原子有5個價電子,其中4個將分別與相鄰硅(或鍺)原子的價電子組成共價鍵,多余一個價電子因只受原子的吸引作用,所以很容易掙脫雜質原子而成為自由電子,雜質原子則成為帶正電荷的離子,由于這個多余的價電子不在共價鍵中,因此,在成為自由電子時不會同時產生空穴。在室溫下,雜質原子都處于這種電離狀態,每個雜質原子產生一個自由電子,致使N型半導體中自由電子的數目顯著增加,例如:在本征硅中摻人百萬分之一的磷原子,在硅晶體中則會產生5×1022×10-6—5×l016個/cm一。個自由電子(硅的原子密度為5×1022個/CII1一3),而同時由本征激發產生的載流子濃庋僅為1.5×10如個/CITI-s。于是半導體中的自由電子數目多于空穴的數目,自由電子成為多數載流子,簡稱多子;空穴成為少數載流子,簡稱少子。這種主要靠自由電子導電的半導體稱為電子型半導體或N型半導體。
在本征半導體硅(或鍺)中摻入微量Ⅲ價元素(如硼、鋁、銦),就形成了P型半導體。其結構示意圖如圖1.1.3(b)所示。在組成共價鍵時,每個雜質原子產生一個空穴。在室溫下,空穴能吸引鄰近的價電子來填補,雜質原子獲得電子變成了帶負電荷的離子。由于每個雜質原子都可向晶體提供一個空穴,但同時不會產生自由電子,于是半導體中的空穴數目多于自由電子的數目,空穴成為多數載流子,自由電子為少子。這種主要靠空穴導電的半導體稱為空穴型半導體或P型半導體。
應該指出,在雜質半導體中,本征激發所產生的載流子濃度遠小于摻雜所帶來的載流子濃度。但是摻雜并沒有破壞半導體內正、負電荷的平衡狀態,它既沒有失去電子,也沒有獲得電子,仍呈電中性,對外是不帶電的。
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