本征半導(dǎo)體與雜質(zhì)半導(dǎo)體.ppt

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1、§4.1本征半導(dǎo)體與雜質(zhì)半導(dǎo)體載流子——激發(fā)到導(dǎo)帶中的電子和價帶中的空穴一、本征半導(dǎo)體理想的半導(dǎo)體材料—沒有雜質(zhì)、沒有缺陷、嚴格周期排列n=p問題：n=p是否就一定是本征半導(dǎo)體？No——對純的半導(dǎo)體材料摻入適當(dāng)?shù)碾s質(zhì)，可以提供載流子——除了與能帶對應(yīng)的電子共有化狀態(tài)以外，還有一些電子被雜質(zhì)或者缺陷原子所束縛二、雜質(zhì)半導(dǎo)體室溫硅的本征載流子濃度約為1.5×l016米-3。如果磷含量為百萬分之一，即磷原子濃度約為1022米-3數(shù)量級，由于室溫大約每個磷原子均可提供一個導(dǎo)帶電子，摻雜使載流子濃度增加近十萬倍。實際的半導(dǎo)體——束縛電子具有確定的能級，雜質(zhì)能級位于帶隙中接近導(dǎo)帶的位置

2、——一般溫度下，可將雜質(zhì)束縛的電子激發(fā)到導(dǎo)帶中——對半導(dǎo)體的導(dǎo)電性能產(chǎn)生大的影響一個IV族元素Ge（4價）被一個V族元素As（5價）取代As原子和近鄰的4個Ge原子形成共價鍵后尚剩余一個電子共價鍵是一種很強的化學(xué)鍵，束縛在共價鍵上的電子能量很低——價帶中的電子多余一個電子受到As+靜電束縛作用相當(dāng)微弱——位于帶隙之中，且非常接近導(dǎo)帶底吸收很小的能量，從帶隙躍遷到導(dǎo)帶中——電子載流子——B原子和近鄰的4個Si原子形成共價鍵尚缺一個電子在價帶中形成一個空穴——B原子成為負離子空穴的能量位于帶隙之中，且非常接近價帶頂附近Si原子價鍵上的電子不需要增加多少能量便可以容易地來填補B原

3、子周圍價鍵的空缺一個IV族元素Si（4價）被一個III族元素B（3價）所取代一個IV族元素Si（4價）被一個III族元素B（3價）所取代1.施主和受主——摻雜元素對導(dǎo)電不同影響，雜質(zhì)態(tài)可分為兩種類型1)施主雜質(zhì)在帶隙中提供帶有電子的能級，能級略低于導(dǎo)帶底的能量，和價帶中的電子相比較，很容易激發(fā)到導(dǎo)帶中——電子載流子主要含有施主雜質(zhì)的半導(dǎo)體，依靠施主熱激發(fā)到導(dǎo)帶的電子導(dǎo)電——N型半導(dǎo)體2)受主——雜質(zhì)提供帶隙中空的能級，電子由價帶激發(fā)到受主能級要比激發(fā)到導(dǎo)帶容易的多——主要含有受主雜質(zhì)的半導(dǎo)體，因價帶中的一些電子被激發(fā)到施主能級，而在價帶中產(chǎn)生許多空穴，主要依靠這些空穴導(dǎo)電—

4、—P型半導(dǎo)體P型半導(dǎo)體——在IV族(Si，Ge)化合物中摻入III族元素(Al，Ga，In)——在III－V族化合物中摻入II族元素取代III族元素——特點半導(dǎo)體材料中形成空穴雜質(zhì)能級定義：由于實際的半導(dǎo)體中含有雜質(zhì)，而這些雜質(zhì)在禁帶中形成的能級，稱為雜質(zhì)能級每個施主雜質(zhì)引進的雜質(zhì)能級稱為施主能級每個受主雜質(zhì)引進的雜質(zhì)能級稱為受主能級施主電離能：受主電離能深能級雜質(zhì)和淺能級雜質(zhì)深能級雜質(zhì)：雜質(zhì)能級靠近禁帶中心淺能級雜質(zhì)：雜質(zhì)能級靠近導(dǎo)帶底或價帶頂?深能級雜質(zhì)和缺陷的作用1)可以成為有效復(fù)合中心，大大降低載流子的壽命；2)可以成為非輻射復(fù)合中心，影響半導(dǎo)體的發(fā)光效率；3)可以

5、作為補償雜質(zhì)，大大提高半導(dǎo)體材料的電阻率雜質(zhì)補償