半導體擴散後形成什麼意思
❶ 在半導體PN結中,因擴散運動形成內建電場,這個電場方向是從N到P,
1.在P型半導抄體中有許多帶襲正電荷的空穴和帶負電荷的電離雜質.在電場的作用下,空穴是可以移動的,而電離雜質(離子)是固定不動的,這就是內建電場的形成原理.
2.N 型半導體中有許多可動的負電子和固定的正離子.當P型和N型半導體接觸時,在界面附近空穴從P型半導體向N型半導體擴散,電子從N型半導體向P型半導體擴散.空穴和電子相遇而復合,載流子消失.
因此在界面附近的結區中有一段距離缺少載流子,卻有分布在空間的帶電的固定離子,稱為空間電荷區.
P 型半導體一邊的空間電荷是負離子,N 型半導體一邊的空間電荷是正離子.正負離子在界面附近產生電場,這就是P-N結的兩邊產生內建電場.
這電場阻止載流子進一步擴散,達到平衡.
希望能對您有所幫助.
❷ PN結形成是擴散電流的形成原因
原因:由於外加電壓的電場方向和PN結內電場方向相反。在外電場的作用下,內電場將會被削弱,使得阻擋層變窄,擴散運動因此增強。這樣多數載流子將在外電場力的驅動下源源不斷地通過PN結,形成較大的擴散電流,稱為正向電流。
由於P型區和N型區兩邊的載流子性質及濃度均不相同,P型區的空穴濃度大,而N型區的電子濃度大,於是在交界面處產生了擴散運動。
P型區的空穴向N型區擴散,因失去空穴而帶負電;而N型區的電子向P型區擴散,因失去電子而帶正電,這樣在P區和N區的交界處形成了一個電場(稱為內電場)。
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PN結的相關應用:
根據PN結的材料、摻雜分布、幾何結構和偏置條件的不同,利用其基本特性可以製造多種功能的晶體二極體。
如利用PN結單向導電性可以製作整流二極體、檢波二極體和開關二極體,利用擊穿特性製作穩壓二極體和雪崩二極體;利用高摻雜PN結隧道效應製作隧道二極體;利用結電容隨外電壓變化效應製作變容二極體。
使半導體的光電效應與PN結相結合還可以製作多種光電器件。如利用前向偏置異質結的載流子注入與復合可以製造半導體激光二極體與半導體發光二極體;利用光輻射對PN結反向電流的調製作用可以製成光電探測器;利用光生伏特效應可製成太陽電池。
此外,利用兩個PN結之間的相互作用可以產生放大,振盪等多種電子功能。PN結是構成雙極型晶體管和場效應晶體管的核心,是現代電子技術的基礎。在二級管中廣泛應用。
❸ 擴散區 什麼叫半導體的擴散區 還有有源區是什麼意思
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❹ 半導體指的是什麼意思
顧名思義:導電性能介於導體(conctor)與絕緣體(insulator)之間的材料,叫做半導體(semiconctor).
物質存在的形式多種多樣,固體、液體、氣體、等離子體等等。我們通常把導電性和導電導熱性差或不好的材料,如金剛石、人工晶體、琥珀、陶瓷等等,稱為絕緣體。而把導電、導熱都比較好的金屬如金、銀、銅、鐵、錫、鋁等稱為導體。可以簡單的把介於導體和絕緣體之間的材料稱為半導體。與導體和絕緣體相比,半導體材料的發現是最晚的,直到20世紀30年代,當材料的提純技術改進以後,半導體的存在才真正被學術界認可。
半導體的分類,按照其製造技術可以分為:分立器件、光電半導體、邏輯IC、模擬IC、儲存器等大類,一般來說這些還會被分成小類。此外還有以應用領域、設計方法等進行分類,最近雖然不常用,單還是按照IC、LSI、VLSI(超大LSI)及其規模進行分類的方法。此外,還有按照其所處理的信號,可以分成模擬、數字、模擬數字混成及功能進行分類的方法。
[編輯本段]半導體定義
電阻率介於金屬和絕緣體之間並有負的電阻溫度系數的物質。
半導體室溫時電阻率約在10E-5~10E7歐·米之間,溫度升高時電阻率指數則減小。
半導體材料很多,按化學成分可分為元素半導體和化合物半導體兩大類。
鍺和硅是最常用的元素半導體;化合物半導體包括Ⅲ-Ⅴ 族化合物(砷化鎵、磷化鎵等)、Ⅱ-Ⅵ族化合物( 硫化鎘、硫化鋅等)、氧化物(錳、鉻、鐵、銅的氧化物),以及由Ⅲ-Ⅴ族化合物和Ⅱ-Ⅵ族化合物組成的固溶體(鎵鋁砷、鎵砷磷等)。除上述晶態半導體外,還有非晶態的玻璃半導體、有機半導體等。
半導體(東北方言):意指半導體收音機,因收音機中的晶體管由半導體材料製成而得名。
本徵半導體
不含雜質且無晶格缺陷的半導體稱為本徵半導體。在極低溫度下,半導體的價帶是滿帶(見能帶理論),受到熱激發後,價帶中的部分電子會越過禁帶進入能量較高的空帶,空帶中存在電子後成為導帶,價帶中缺少一個電子後形成一個帶正電的空位,稱為空穴。導帶中的電子和價帶中的空穴合稱電子 - 空穴對,均能自由移動,即載流子,它們在外電場作用下產生定向運動而形成宏觀電流,分別稱為電子導電和空穴導電。這種由於電子-空穴對的產生而形成的混合型導電稱為本徵導電。導帶中的電子會落入空穴,電子-空穴對消失,稱為復合。復合時釋放出的能量變成電磁輻射(發光)或晶格的熱振動能量(發熱)。在一定溫度下,電子 - 空穴對的產生和復合同時存在並達到動態平衡,此時半導體具有一定的載流子密度,從而具有一定的電阻率。溫度升高時,將產生更多的電子 - 空穴對,載流子密度增加,電阻率減小。無晶格缺陷的純凈半導體的電阻率較大,實際應用不多。
[編輯本段]半導體特點
半導體三大特性∶攙雜性、熱敏性和光敏性。
★在形成晶體結構的半導體中,人為地摻入特定的雜質元素,導電性能具有可控性。
★在光照和熱輻射條件下,其導電性有明顯的變化。
晶格:晶體中的原子在空間形成排列整齊的點陣,稱為晶格。
共價鍵結構:相鄰的兩個原子的一對最外層電子(即價電子)不但各自圍繞自身所屬的原子核運動,而且出現在相鄰原子所屬的軌道上,成為共用電子,構成共價鍵。
自由電子的形成:在常溫下,少數的價電子由於熱運動獲得足夠的能量,掙脫共價鍵的束縛變成為自由電子。
空穴:價電子掙脫共價鍵的束縛變成為自由電子而留下一個空位置稱空穴。
電子電流:在外加電場的作用下,自由電子產生定向移動,形成電子電流。
空穴電流:價電子按一定的方向依次填補空穴(即空穴也產生定向移動),形成空穴電流。
本徵半導體的電流:電子電流+空穴電流。自由電子和空穴所帶電荷極性不同,它們運動方向相反。
載流子:運載電荷的粒子稱為載流子。
導體電的特點:導體導電只有一種載流子,即自由電子導電。
本徵半導體電的特點:本徵半導體有兩種載流子,即自由電子和空穴均參與導電。
本徵激發:半導體在熱激發下產生自由電子和空穴的現象稱為本徵激發。
復合:自由電子在運動的過程中如果與空穴相遇就會填補空穴,使兩者同時消失,這種現象稱為復合。
動態平衡:在一定的溫度下,本徵激發所產生的自由電子與空穴對,與復合的自由電子與空穴對數目相等,達到動態平衡。
載流子的濃度與溫度的關系:溫度一定,本徵半導體中載流子的濃度是一定的,並且自由電子與空穴的濃度相等。當溫度升高時,熱運動加劇,掙脫共價鍵束縛的自由電子增多,空穴也隨之增多(即載流子的濃度升高),導電性能增強;當溫度降低,則載流子的濃度降低,導電性能變差。
結論:本徵半導體的導電性能與溫度有關。半導體材料性能對溫度的敏感性,可製作熱敏和光敏器件,又造成半導體器件溫度穩定性差的原因。
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。
N型半導體:在純凈的硅晶體中摻入五價元素(如磷),使之取代晶格中硅原子的位置,就形成了N型半導體。
多數載流子:N型半導體中,自由電子的濃度大於空穴的濃度,稱為多數載流子,簡稱多子。
少數載流子:N型半導體中,空穴為少數載流子,簡稱少子。
施子原子:雜質原子可以提供電子,稱施子原子。
N型半導體的導電特性:它是靠自由電子導電,摻入的雜質越多,多子(自由電子)的濃度就越高,導電性能也就越強。
P型半導體:在純凈的硅晶體中摻入三價元素(如硼),使之取代晶格中硅原子的位置,形成P型半導體。
多子:P型半導體中,多子為電子。
少子:P型半導體中,少子為空穴。
受主原子:雜質原子中的空位吸收電子,稱受主原子。
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。
擴散運動:物質總是從濃度高的地方向濃度低的地方運動,這種由於濃度差而產生的運動稱為擴散運動。
空間電荷區:擴散到P區的自由電子與空穴復合,而擴散到N區的空穴與自由電子復合,所以在交界面附近多子的濃度下降,P區出現負離子區,N區出現正離子區,它們是不能移動,稱為空間電荷區。
電場形成:空間電荷區形成內電場。
空間電荷加寬,內電場增強,其方向由N區指向P區,阻止擴散運動的進行。
漂移運動:在電場力作用下,載流子的運動稱漂移運動。
PN結的形成過程:如圖所示,將P型半導體與N型半導體製作在同一塊矽片上,在無外電場和其它激發作用下,參與擴散運動的多子數目等於參與漂移運動的少子數目,從而達到動態平衡,形成PN結。
❺ 半導體物理中的 順流擴散 和 逆流擴散 是什麼意思
原子、來分子、載流子自等的擴散,本來就是從高濃度處往低濃度處進行的,沒有正向、逆向之分。
但是如果存在外加電場時,載流子將要沿著電場方向漂移,這時擴散就可區分為順流和逆流。
在工藝中,對於存在氣流的情況,原子或者分子的擴散也可區分為順流和逆流。
❻ 半導體擴散工藝是什麼
半導體擴散工藝。擴散技術目的在於控制半導體中特定區域內雜質的類型、濃度、深度和PN結。在集成電路發
展初期是半導體器件生產的主要技術之一。但隨著離子注入的出現,擴散工藝在制備淺結、低濃度摻雜和控制精度等方面的巨大劣勢日益突出,在製造技術中的使用已大大降低。
3.1 擴散機構
3.1.1 替位式擴散機構
這種雜質原子或離子大小與Si原子大小差別不大,它沿著硅晶體內晶格空位跳躍前進擴散,雜質原子擴散時占據晶格格點的正常位置,不改變原來硅材料的晶體結構。硼、磷、砷等是此種方式。
3.1.2 填隙式擴散機構
這種雜質原子大小與Si原子大小差別較大,雜質原子進入硅晶體後,不佔據晶格格點的正常位置,而是從一個硅原子間隙到另一個硅原子間隙逐次跳躍前進。鎳、鐵等重金屬元素等是此種方式。由於CMOS是由PMOS和NMOS組成,因此需要在一種襯底上製造出另一種型號的襯底,才可以在一種型號的矽片上同時製造出N管、P管,在選擇注入後的推阱工藝就可以在矽片上制出P阱、N阱;由於推阱一般需要有一定的結深,而雜質在高溫下的擴散速率較大,因此推阱工藝往往需要在較高的溫度(1150C)下進行,以縮短工藝時間,提高矽片的產出率。 阱電阻:用來監控推阱後N(或P)阱電阻的大小,阱電阻的大小會對製作在N(或P)阱里的晶體管的柵開啟電壓及擊穿電壓造成直接影響;但電阻控製片的製作由於有一定的製作流程,因此電阻有時會受制備工藝的影響。
❼ 半導體中擴散電流是否產生焦耳熱
理解焦耳熱的產生機理
焦耳熱產生是電子在運動過程中與原子晶格的碰撞產生的
電子越多(電流越大),單位時間碰撞次數越多(電阻越大),產生的焦耳熱就越大
所以有電流總會產焦耳熱的,除非磁懸浮那樣
❽ 半導體的雙面擴散是什麼樣的
本人是學微電子的,可是知識淺薄,沒聽說過雙面擴散這個詞~~汗!
製作半導內體時?那就是容摻雜了,我只知道有恆定表面源擴散和有限表面源擴散~~~
哥,顧名思義不行吧?生長氧化層也不是擴散啊?如果真的是兩面都擴散雜質,其目的是什麼呢?如果兩面都有器件,那如何互聯?總不能像pcb板一樣,中間鑽孔吧?
樓主的意思是不是在背面摻金啊?
❾ 半導體載流子擴散求助
半導體內的載流子有三種運動:載流子的擴散運動,載流子的熱運動和載流子的漂移運動。
(1)熱運動
在沒有任何電場作用時,一定溫度下半導體中的自由電子和空穴因熱激發所產生的運動是雜亂無障的,好像空氣中氣體的分子熱運動一樣。由於是無規則的隨機運動,合成後載流子不產生定向位移,從而也不會形成電流。
(2)漂移運動
在半導體的兩端外加一電場E,載流子將會在電場力的作用下產生定向運動。電子載流子逆電場方向運動,而空穴載流子順著電場方向運動。從而形成了電子電流和空穴電流,它們的電流方向相同。所以,載流子在電場力作用下的定向運動稱為漂移運動,而漂移運動產生的電流稱漂移電流。
(3)擴散運動
在半導體中,載流子會因濃度梯度產生擴散。如在一塊半導體中,一邊是N型半導體,另一邊是P型半導體,則N型半導體一邊的電子濃度高,而P型半導體一邊的電子濃度低。反之,空穴載流子是P型半導體一邊高,而N型半導體一邊低。由於存在載流子濃度梯度而產生的載流子運動稱為擴散運動。
滴入水中的墨水會快速地向四周擴散,打開品瓶蓋,氣味會很快充滿整個房間等現象,是現實生活中擴散運動的典型例子,是自然界中的一種普遍規律。
由於電子載流子和空穴載流子分別帶負電和正電,擴散運動導致正負電荷搬遷,從而形成電流,這種由擴散運動形成的電流稱擴散電流。