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1 雜質半導體 -產品介紹

雜質半導體(extrinsic semiconductor)
半導體中的雜質對電導率的影響非常大,本徵半導體經過摻雜就形成雜質半導體,一般可分為n型半導體和p型半導體。

2 雜質半導體 -主要原理

半導體中摻入微量雜質時,雜質原子附近的周期勢場受到干擾並形成附加的束縛狀態,在禁帶中產生附加的雜質能級。能提供電子載流子的雜質稱為施主(donor)雜質,相應能級稱為施主能級,位於禁帶上方靠近導帶底附近。例如四價元素鍺或硅晶體中摻入五價元素磷、砷、銻等雜質原子時,雜質原子作為晶格的一分子,其五個價電子中有四個與周圍的鍺(或硅)原子形成共價鍵,多餘的一個電子被束縛於雜質原子附近,產生類氫淺能級-施主能級。施主能級上的電子躍遷到導帶所需能量比從價帶激發到導帶所需能量小得多,很易激發到導帶成為電子載流子,因此對於摻入施主雜質的半導體,導電載流子主要是被激發到導帶中的電子,屬電子導電型,稱為n型半導體。由於半導體中總是存在本徵激發的電子空*對,所以在n型半導體中電子是多數載流子,空*是少數載流子。相應地,能提供空*載流子的雜質稱為受主(acceptor)雜質,相應能級稱為受主能級,位於禁帶下方靠近價帶頂附近。例如在鍺或硅晶體中摻入微量三價元素硼、鋁、鎵等雜質原子時,雜質原子與周圍四個鍺(或硅)原子形成共價結合時尚缺少一個電子,因而存在一個空位,與此空位相應的能量狀態就是受主能級。由於受主能級靠近價帶頂,價帶中的電子很容易激發到受主能級上填補這個空位,使受主雜質原子成為負電中心。同時價帶中由於電離出一個電子而留下一個空位,形成自由的空*載流子,這一過程所需電離能比本徵半導體情形下產生電子空*對要小得多。因此這時空*是多數載流子,雜質半導體主要靠空*導電,即空*導電型,稱為p型半導體。在p型半導體中空*是多數載流子,電子是少數載流子。在半導體器件的各種效應中,少數載流子常扮演重要角色。

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