半導體摻雜為什麼用P或B
『壹』 介紹下半導體的摻雜問題
雜質半導體: 通過擴散工藝,在本徵半導體中摻入少量合適的雜質元素,可得到雜質半導體。
P型半導體的導電特性:摻入的雜質越多,多子(空穴)的濃度就越高,導電性能也就越強。
結論:
多子的濃度決定於雜質濃度。
少子的濃度決定於溫度。
PN結的形成:將P型半導體與N型半導體製作在同一塊矽片上,在它們的交界面就形成PN結。
PN結的特點:具有單向導電性。
半導體雜質 半導體中的雜質對電阻率的影響非常大。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,在禁帶中產加的雜質能級。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)原子形成共價結合,多餘的一個電子被束縛於雜質原子附近,產生類氫能級。雜質能級位於禁帶上方靠近導帶底附近。雜質能級上的電子很易激發到導帶成為電子載流子。這種能提供電子載流子的雜質稱為施主,相應能級稱為施主能級。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(圖2)。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雜質能級,通常位於禁帶下方靠近價帶處。價帶中的電子很易激發到雜質能級上填補這個空位,使雜質原子成為負離子。價帶中由於缺少一個電子而形成一個空穴載流子(圖3)。這種能提供空穴的雜質稱為受主雜質。存在受主雜質時,在價帶中形成一個空穴載流子所需能量比本徵半導體情形要小得多。半導體摻雜後其電阻率大大下降。加熱或光照產生的熱激發或光激發都會使自由載流子數增加而導致電阻率減小,半導體熱敏電阻和光敏電阻就是根據此原理製成的。對摻入施主雜質的半導體,導電載流子主要是導帶中的電子,屬電子型導電,稱N型半導體。摻入受主雜質的半導體屬空穴型導電,稱P型半導體。半導體在任何溫度下都能產生電子-空穴對,故N型半導體中可存在少量導電空穴,P型半導體中可存在少量導電電子,它們均稱為少數載流子。在半導體器件的各種效應中,少數載流子常扮演重要角色。
半導體摻雜
半導體之所以能廣泛應用在今日的數位世界中,憑借的就是其能藉由在其晶格中植入雜質改變其電性,這個過程稱之為摻雜(doping)。摻雜進入本質半導體(intrinsic semiconctor)的雜質濃度與極性皆會對半導體的導電特性產生很大的影響。而摻雜過的半導體則稱為外質半導體(extrinsic semiconctor)。
半導體摻雜物
哪種材料適合作為某種半導體材料的摻雜物(dopant)需視兩者的原子特性而定。一般而言,摻雜物依照其帶給被摻雜材料的電荷正負被區分為施體(donor)與受體(acceptor)。施體原子帶來的價電子(valence electrons)大多會與被摻雜的材料原子產生共價鍵,進而被束縛。而沒有和被摻雜材料原子產生共價鍵的電子則會被施體原子微弱地束縛住,這個電子又稱為施體電子。和本質半導體的價電子比起來,施體電子躍遷至傳導帶所需的能量較低,比較容易在半導體材料的晶格中移動,產生電流。雖然施體電子獲得能量會躍遷至傳導帶,但並不會和本質半導體一樣留下一個電洞,施體原子在失去了電子後只會固定在半導體材料的晶格中。因此這種因為摻雜而獲得多餘電子提供傳導的半導體稱為n型半導體(n-type semiconctor),n代表帶負電荷的電子。
和施體相對的,受體原子進入半導體晶格後,因為其價電子數目比半導體原子的價電子數量少,等效上會帶來一個的空位,這個多出的空位即可視為電洞。受體摻雜後的半導體稱為p型半導體(p-type semiconctor),p代表帶正電荷的電洞。
以一個硅的本質半導體來說明摻雜的影響。硅有四個價電子,常用於硅的摻雜物有三價與五價的元素。當只有三個價電子的三價元素如硼(boron)摻雜至硅半導體中時,硼扮演的即是受體的角色,摻雜了硼的硅半導體就是p型半導體。反過來說,如果五價元素如磷(phosphorus)摻雜至硅半導體時,磷扮演施體的角色,摻雜磷的硅半導體成為n型半導體。
一個半導體材料有可能先後摻雜施體與受體,而如何決定此外質半導體為n型或p型必須視摻雜後的半導體中,受體帶來的電洞濃度較高或是施體帶來的電子濃度較高,亦即何者為此外質半導體的「多數載子」(majority carrier)。和多數載子相對的是少數載子(minority carrier)。對於半導體元件的操作原理分析而言,少數載子在半導體中的行為有著非常重要的地位。
『貳』 二六族化合物半導體摻雜四族雜質為什麼會形成p型半導體
半導體在摻雜後是n型還是p型,主要取決於在半導體中引入的缺陷能級是回靠近價帶還是導帶。如果答靠近價帶的話那結果就是p型導電。
至於摻入雜質後引入多少個缺陷能級,這些缺陷能級處於什麼位置,就要通過理論計算或是實驗測定才能知道了。一般半導體教科書上在Si摻P或B這種能比較直觀判斷的都是比較單純的情況。
『叄』 半導體摻雜
先更正一下,不是自由電子,而是載流子,半導體的特性就在於此,電子/空穴是受版控制的,不權是自由移動的。
對本徵激發當然有影響了,怎麼會沒有影響呢,你是從那看到的!
本徵激發嚴格上來講是在本徵半導體中發生的,但在高溫下摻雜半導體中同樣會發生本徵激發,P的摻入改變了材料能帶結構,肯定會對本徵激發有影響的
『肆』 為什麼半導體採用P-type
看多數載流子是什麼。 如果多數載流子是電子就是N-type; 如果多數載流子是空穴就是P-type
『伍』 用n型半導體摻雜後形成的p型半導體 與 用本徵半導體摻雜形成的p型半導體 有區別嗎
用n型半導體摻雜後形成的p型半導體 與 用本徵半導體摻雜形成的p型半導體 有區別嗎版
不是所有權的摻雜都是有效的,因為硅與磷硼的摻雜會有些失敗的部分,磷硼沒有締結成四價鍵,而是三價,這時候還是不會導電,也不會有pn節。
『陸』 請教關於半導體摻雜的問題
硅原子被擠一邊去了,摻雜肯定會破壞晶格原有結構;一般以離子注入摻雜為例,離子將能量傳遞給硅原子,使其偏移,形成填隙硅原子
『柒』 半導體摻雜的目的是什麼是為了使導電性變好為什麼呢
是這來樣,我們正在學二極體,你看源金屬導電是靠最外層自由電子,因為金屬晶格正離子對最外層電子的束縛能力很弱,所以稱它為自由電子,自由移動么。同樣對半導體,以硅為例,它要想導電,必須也有自由移動的粒子(說空穴你可能難接受一點,就講電子了),但晶體硅外層電子構成的共價鍵是價飽和的,4個電子全部成鍵,雖然有少部分能夠脫離中心原子的束縛,但只是少部分,所以導電能力很弱,就稱它為半導體了。如果摻入5價的元素比如P,P外層有5個電子,拿出四個來和Si成鍵,多餘的一個就成了自由電子了,導電能力就增強了,同樣摻入3價的元素也是類似,不過導電的就是空穴了,相當於正離子導電,就這樣了,可能也沒講的很清楚
『捌』 半導體摻雜有什麼作用
半導體的摻雜是為了提高半導體器件的電學性能,半導體的很多電學特性都與摻雜的雜質濃度有關。
純正的半導體是靠本徵激發來產生載流子導電的,但是僅僅依靠本證激發的話產生的載流子數量很少,而且容易受到外間因素如溫度等的影響。摻入相應的三價或是五價元素則可以在本徵激發外產生其他的載流子。
半導體的常用摻雜技術主要有兩種,即高溫(熱)擴散和離子注入。摻入的雜質主要有兩類:第一類是提供載流子的受主雜質或施主雜質(如Si中的B、P、As);第二類是產生復合中心的重金屬雜質(如Si中的Au)。
(8)半導體摻雜為什麼用P或B擴展閱讀:
摻雜之後的半導體能帶會有所改變。依照摻雜物的不同,本徵半導體的能隙之間會出現不同的能階。施體原子會在靠近導帶的地方產生一個新的能階,而受體原子則是在靠近價帶的地方產生新的能階。假設摻雜硼原子進入硅,則因為硼的能階到硅的價帶之間僅有0.045電子伏特,遠小於硅本身的能隙1.12電子伏特,所以在室溫下就可以使摻雜到硅里的硼原子完全解離化。
摻雜物對於能帶結構的另一個重大影響是改變了費米能階的位置。在熱平衡的狀態下費米能階依然會保持定值,這個特性會引出很多其他有用的電特性。舉例來說,一個p-n結的能帶會彎折,起因是原本p型半導體和n型半導體的費米能階位置各不相同,但是形成p-n結後其費米能階必須保持在同樣的高度,造成無論是p型或是n型半導體的導帶或價帶都會被彎曲以配合界面處的能帶差異。
『玖』 為什麼半導體中能夠摻雜
半導體是導體和絕緣體之間
所以半導體攙雜是不影響正常的使用的
有些半導體工藝就是靠導體攙雜做出來的
當然了做工很精細的
『拾』 在半導體中,p+和P一樣嗎 都是重摻雜嗎
p+和P在半導體中通常表示不同的兩件事,p+表示半導體摻雜的雜質為空穴,因此,對外表現出缺少電子而具有吸收電子的特性。當p+參雜半導體構成PN結的時候,表現為陽極或正極,通常用P來表示這個級。