硅摻雜行程半導體的原理是什麼

❶ 為什麼處理器半導體硅製成後才摻雜，不是在製作硅晶時

一般情況下，復在硅元器件的生產工制藝中，通過對矽片的擴散摻雜或外延進行嚴格控制（形成P區或N區），以達到器件所需的要求。這一步很難在製作硅晶時做到，因為這時的摻雜濃度和均勻性都很難准確控制。
所以，在製作硅晶時，如果不考慮成本的話，使硅晶越純凈越好。

❷ 晶硅太陽能電池工作原理

一、硅太陽能電池 1．硅太陽能電池工作原理與結構 太陽能電池發電的原理主要是半導體的光電效應，一般的半導體主要結構如下： 硅材料是一種半導體材料，太陽能電池發電的原理主要就是利用這種半導體的光電效應。一般半導體的分子結構是這樣的： 上圖中，正電荷表示硅原子，負電荷表示圍繞在硅原子旁邊的四個電子。 當硅晶體中摻入其他的雜質，如硼（黑色或銀灰色固體，熔點2300℃，沸點3658℃，密度2.34克/厘米，硬度僅次於金剛石，在室溫下較穩定，可與氮、碳、硅作用，高溫下硼還與許多金屬和金屬氧化物反應，形成金屬硼化物。這些化合物通常是高硬度、耐熔、高導電率和化學惰性的物質。）、磷等，當摻入硼時，硅晶體中就會存在一個空穴，它的形成可以參照下圖說明：
圖中，正電荷表示硅原子，負電荷表示圍繞在硅原子旁邊的四個電子，而黃色的表示摻入的硼原子，因為硼原子周圍只有3個電子，所以就會產生如圖所示的藍色的空穴，這個空穴因為沒有電子而變得很不穩定，容易吸收電子而中和，形成P（positive）型半導體。 （附，什麼是P型半導體呢？在半導體材料硅或鍺晶體中摻入三價元素雜質可構成缺殼粒的P型半導體，摻入五價元素雜質可構成多餘殼粒的N型半導體。） 同樣，摻入磷原子以後，因為磷原子有五個電子，所以就會有一個電子變得非常活躍，形成N（negative）型半導體。黃色的為磷原子核，紅色的為多餘的電子，如下圖所示：
P型半導體中含有較多的空穴，而N型半導體中含有較多的電子，這樣，當P型和N型半導體結合在一起時，就會在接觸面形成電勢差，這就是PN結。
當P型和N型半導體結合在一起時，在兩種半導體的交界面區域里會形成一個特殊的薄層，界面的P型一側帶負電，N型一側帶正電。這是由於P型半導體多空穴，N型半導體多自由電子，出現了濃度差。N區的電子匯擴散到P區，P區的空穴會擴散到N區，一旦擴散就形成了一個有N指向P的「內電場」，從而阻止擴散進行。達到平衡後，就形成了這樣一個特殊的薄層形成電勢差，從而形成PN結。當晶片受光後，PN結中，N型半導體的空穴往P型區移動，而P型區中的電子往N型區移動，從而形成從N型區到P型區的電流。然後在PN結中形成電勢差，這就形成了電源。下面就是這樣的電源圖。

由於半導體不是電的良導體，電子在通過p-n結後如果在半導體中流動，電阻非常大，損耗也就非常大。但如果在上層全部塗上金屬，陽光就不能通過，電流就不能產生，因此一般用金屬網格覆蓋p-n結（如圖 梳狀電極），以增加入射光的面積。 另外硅表面非常光亮，會反射掉大量的太陽光，不能被電池利用。為此，科學家們給它塗上了一層反射系數非常小的保護膜（如圖），實際工業生產基本都是用化學氣相沉積沉積一層氮化硅膜，厚度在1000埃左右。將反射損失減小到5%甚至更小。一個電池所能提供的電流和電壓畢竟有限，於是人們又將很多電池（通常是36個）並聯或串聯起來使用，形成太陽能光電板。 2．硅太陽能電池的生產流程 通常的晶體硅太陽能電池是在厚度350～450μm的高質量矽片上製成的，這種矽片從提拉或澆鑄的硅錠上鋸割而成。 上述方法實際消耗的硅材料更多。為了節省材料，目前制備多晶硅薄膜電池多採用化學氣相沉積法，包括低壓化學氣相沉積（LPCVD）和等離子增強化學氣相沉積（PECVD）工藝。此外，液相外延法（LPPE）和濺射沉積法也可用來制備多晶硅薄膜電池。 化學氣相沉積主要是以SiH2Cl2、SiHCl3、SiCl4或SiH4,為反應氣體,在一定的保護氣氛下反應生成硅原子並沉積在加熱的襯底上，襯底材料一般選用Si、SiO2、Si3N4等。但研究發現，在非硅襯底上很難形成較大的晶粒，並且容易在晶粒間形成空隙。解決這一問題辦法是先用 LPCVD在襯底上沉積一層較薄的非晶硅層，再將這層非晶硅層退火，得到較大的晶粒，然後再在這層籽晶上沉積厚的多晶硅薄膜，因此，再結晶技術無疑是很重要的一個環節，目前採用的技術主要有固相結晶法和中區熔再結晶法。多晶硅薄膜電池除採用了再結晶工藝外，另外採用了幾乎所有制備單晶硅太陽能電池的技術，這樣製得的太陽能電池轉換效率明顯提高。 二、納米晶化學太陽能電池 非晶硅薄膜太陽能電池
在太陽能電池中硅系太陽能電池無疑是發展最成熟的，但由於成本居高不下，遠不能滿足大規模推廣應用的要求。為此，人們一直不斷在工藝、新材料、電池薄膜化等方面進行探索，而這當中新近發展的納米TiO2晶體化學能太陽能電池受到國內外科學家的重視。 以染料敏化納米晶體太陽能電池（DSSCs）為例，這種電池主要包括鍍有透明導電膜的玻璃基底，染料敏化的半導體材料、對電極以及電解質等幾部分。 陽極：染料敏化半導體薄膜（TiO2膜） 陰極：鍍鉑的導電玻璃 電解質：I3/I 如圖所示，白色小球表示TiO2，紅色小球表示染料分子。染料分子吸收太陽光能躍遷到激發態，激發態不穩定，電子快速注入到緊鄰的TiO2導帶，染料中失去的電子則很快從電解質中得到補償，進入TiO2導帶中的電於最終進入導電膜,然後通過外迴路產生光電流。 納米晶TiO2太陽能電池的優點在於它廉價的成本和簡單的工藝及穩定的性能。其光電效率穩定在10％以上，製作成本僅為硅太陽電池的1/5～1/10．壽命能達到20年以上。但由於此類電池的研究和開發剛剛起步，估計不久的將來會逐步走上市場。 三、染料敏化TiO2太陽能電池的手工製作 1.製作二氧化鈦膜 (1)先把二氧化鈦粉末放入研缽中與粘合劑進行研磨 (2)接著用玻璃棒緩慢地在導電玻璃上進行塗膜 (3)把二氧化鈦膜放入酒精燈下燒結10～15分鍾，然後冷卻 2.利用天然染料為二氧化鈦著色 如圖所示，把新鮮的或冰凍的黑梅、山梅、石榴籽或紅茶，加一湯匙的水並進行擠壓，然後把二氧化鈦膜放進去進行著色，大約需要5分鍾，直到膜層變成深紫色，如果膜層兩面著色的不均勻，可以再放進去浸泡5分鍾，然後用乙醇沖洗，並用柔軟的紙輕輕地擦乾。 3.製作正電極 由染料著色的TiO2為電子流出的一極（即負極）。正電極可由導電玻璃的導電面（塗有導電的SnO2膜層）構成，利用一個簡單的萬用表就可以判斷玻璃的那一面是可以導電的，利用手指也可以做出判斷，導電面較為粗糙。如圖所示，把非導電面標上『+』，然後用鉛筆在導電面上均勻地塗上一層石墨。 4.加入電解質 利用含碘離子的溶液作為太陽能電池的電解質，它主要用於還原和再生染料。如圖所示，在二氧化鈦膜表面上滴加一到兩滴電解質即可。 5.組裝電池 把著色後的二氧化鈦膜面朝上放在桌上，在膜上面滴一到兩滴含碘和碘離子的電解質，然後把正電極的導電面朝下壓在二氧化鈦膜上。把兩片玻璃稍微錯開，用兩個夾子把電池夾住，兩片玻璃暴露在外面的部分用以連接導線。這樣，你的太陽能電池就做成了。 6.電池的測試 在室外太陽光下，檢測你的太陽能電池是否可以產生電流。
編輯本段結構
正電荷表示硅原子，負電荷表示圍繞在硅原子旁邊的四個電子。 PN結
當硅晶體中摻入其他的雜質，如硼、磷等，當摻入硼時，硅晶體中就會存在著一個空穴，它的形成可以參照下圖： 正電荷表示硅原子，負電荷表示圍繞在硅原子旁邊的四個電子。而黃色的表示摻入的硼原子，因為硼原子周圍只有3個電子，所以就會產生藍色的空穴，這個空穴因為沒有電子而變得很不穩定，容易吸收電子而中和，形成P（positive）型半導體。 同樣，摻入磷原子以後，因為磷原子有五個電子，所以就會有一個電子變得非常活躍，形成N（negative）型半導體。黃色的為磷原子核，紅色的為多餘的電子。 N型半導體中含有較多的空穴，而P型半導體中含有較多的電子，這樣，當P型和N型半導體結合在一起時，就會在接觸面形成電勢差，這就是PN結。 當P型和N型半導體結合在一起時，在兩種半導體的交界面區域里會形成一個特殊的薄層)，界面的P型一側帶負電，N型一側帶正電。這是由於P型半導體多空穴，N型半導體多自由電子，出現了濃度差。N區的電子會擴散到P區，P區的空穴會擴散到N區，一旦擴散就形成了一個由N指向P的「內電場」，從而阻止擴散進行。達到平衡後，就形成了這樣一個特殊的薄層形成電勢差，這就是PN結。 當晶片受光後，PN結中，N型半導體的空穴往P型區移動，而P型區中的電子往N型區移動，從而形成從N型區到P型區的電流。然後在PN結中形成電勢差，這就形成了電源 由於半導體不是電的良導體，電子在通過p－n結後如果在半導體中流動，電阻非常大，損耗也就非常大。但如果在上層全部塗上金屬，陽光就不能通過，電流就不能產生，因此一般用金屬網格覆蓋p－n結（如圖 梳狀電極），以增加入射光的面積。 原理圖
另外硅表面非常光亮，會反射掉大量的太陽光，不能被電池利用。為此，科學家們給它塗上了一層反射系數非常小的保護膜（如圖），將反射損失減小到5％甚至更小。一個電池所能提供的電流和電壓畢竟有限，於是人們又將很多電池（通常是36個）並聯或串聯起來使用，形成太陽能光電板。
編輯本段發電原理
太陽電池是一種對光有響應並能將光能轉換成電力的器件。能產生光伏效應的材料有許多種，如：單晶硅，多晶硅， 非晶硅，砷化鎵，硒銦銅等。它們的發電原理基本相同，現已晶體硅為例描述光發電過程。 P型晶體硅經過摻雜磷可得N型硅，形成P-N結。 當光線照射太陽電池表面時，一部分光子被硅材料吸收;光子的能量傳遞給了硅原子，使電子發生了越遷，成為自由電子在P-N結兩側集聚形成了電位差，當外部接通電路時，在該電壓的作用下，將會有電流流過外部電路產生一定的輸出功率。這個過程的的實質是：光子能量轉換成電能的過程。
編輯本段生產流程
通常的晶體硅太陽能電池是在厚度350～450μm的高質量矽片上製成的，這種矽片從提拉或澆鑄的硅錠上鋸割而成。 上述方法實際消耗的硅材料更多。為了節省材料，目前制備多晶硅薄膜電池多採用化學氣相沉積法，包括低壓化學氣相沉積（LPCVD）和等離子增強化學氣相沉積（PECVD）工藝。此外，液相外延法（LPPE） 生產線
化學氣相沉積主要是以SiH2Cl2、SiHCl3、SiCl4或SiH4,為反應氣體,在一定的保護氣氛下反應生成硅原子並沉積在加熱的襯底上，襯底材料一般選用Si、SiO2、Si3N4等。但研究發現，在非硅襯底上很難形成較大的晶粒，並且容易在晶粒間形成空隙。解決這一問題辦法是先用 LPCVD在襯底上沉積一層較薄的非晶硅層，再將這層非晶硅層退火，得到較大的晶粒，然後再在這層籽晶上沉積厚的多晶硅薄膜，因此，再結晶技術無疑是很重要的一個環節，目前採用的技術主要有固相結晶法和中區熔再結晶法。多晶硅薄膜電池除採用了再結晶工藝外，另外採用了幾乎所有制備單晶硅太陽能電池的技術，這樣製得的太陽能電池轉換效率明顯提高。

❸ 請問做什麼用途的半導體矽片，用到摻雜「硼」啊

電子用、太陽能用高純矽片都需要摻雜「硼」製造P－N結的P端。其中磷（P）砷（As）－－版－N型硅，硼（權B）鎵（Ga）銦（In）－－－P型硅。
PN結具有單向導電性，半導體整流管就是利用PN結的這一特性製成的。如：大規模集成電路就是高溫條件下人為地將所需要的雜質以一定的方式（熱擴散、離子注入）摻入到矽片表面薄層，並使其達到規定數量和分布，製造出PN結、互連線、歐姆接觸等完成的。
PN結的另一重要性質是受到光照後能產生電動勢，稱光生伏特效應，可利用來製造光電池。半導體三極體、可控硅、PN結光敏器件和發光二極體等半導體器件均利用了PN結的光生伏特特性。
硼比鎵、銦具有價格優勢、來源優勢，但高純硼提取困難，中國電子用高純硼在04年之前都是從國外高價進口還不一定有賣家，但現在中國有一家叫中普瑞拓的高新企業生產高純度的硼粉。在網路可以查到。

❹ 什麼叫半導體的輕摻雜、中摻雜和重摻雜

就是在四價的半導體內加入導電的元素，比如在硅，鍺中加入三價的硼或者五價的磷等內來提高導電性，加入容的愈多，半導體材料的導電性越強。以加入的比例不同分為輕摻雜、中摻雜和重摻雜。

重摻雜的半導體中，摻雜物和半導體原子的濃度比約是千分之一，而輕摻雜則可能會到十億分之一的比例。

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。

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輕摻雜中摻雜的半導體材料應用：

半導體材料主要做半導體器件,構成電路,有的還可以做成發光的LED。

輕摻雜和重摻雜一般同時出現在一個器件里的,因為輕重摻雜的費米能級不一樣,所以設計器件的時候有的時候把相同的半導體材料摻雜到不同的濃度實現功能。

❺ 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。

❻ 半導體有哪些主要的散射機理

1）電離雜質散射
2）晶格振動散射
聲學波和光波、聲波散射、光波散射
3）其他因素引起的散射
等同的能谷間散射、中性雜質散射、位錯散射

❼ 半導體硅的應用原理是什麼

半導體電阻率介於金屬絕緣體間並負電阻溫度系數物質
半導體室溫電阻率約版10-5～107歐·米間溫度升高電阻權率指數則減
半導體材料按化元素半導體化合物半導體兩類
鍺硅用元素半導體；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、銅氧化物),及由Ⅲ-Ⅴ族化合物Ⅱ-Ⅵ族化合物組固溶體（鎵鋁砷、鎵砷磷等）除述晶態半導體外非晶態玻璃半導體、機半導體等

半導體本徵半導體雜質半導體雜質半導體我製作晶體管用閣要電吧
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❽ 從硅晶能帶的理論說明太陽能級硅半導體，導體原理。。 求高手，答了給分。

p型硅和n型硅形成pn結後，形成自建電場和勢壘，同時能帶形成了彎曲。
當能量大於回硅禁帶的光子照射時，p區和n區各答自產生的少子在自建電場作用下，分別運動到n區和p區，由此形成光生電動勢。這時pn結的勢壘減低，能帶的彎曲減弱。
隨著光子輻照強度的增大，光生電動勢再增大，這時pn結的勢壘再減低，能帶的彎曲再減弱......
這樣，有了光生電動勢，當外電路有連接時，就有電流了......

❾ 為什麼計算機里的晶元都要用如硅 這類的半導體，而不用金屬。什麼物理化學原理

晶體硅是半導體，空穴導電原理，導電能力介於導體和絕緣體之間，所以電路中需要半導體做各種元件，比如很多種二極體等等。簡單地說，如果電路中全是銅等金屬，姑且不論完成各種功能，電路也會因為短路不成立的。

❿ 硅導電么 半導體又是這么一回事

1、硅導電，硅的電導率與其溫度有很大關系，隨著溫度升高，電導率增大，在1480℃左右達到最大，而溫度超過1600℃後又隨溫度的升高而減小。

2、半導體（ semiconctor），指常溫下導電性能介於導體（conctor）與絕緣體（insulator）之間的材料。半導體在收音機、電視機以及測溫上有著廣泛的應用。如二極體就是採用半導體製作的器件。

半導體是指一種導電性可受控制，范圍可從絕緣體至導體之間的材料。無論從科技或是經濟發展的角度來看，半導體的重要性都是非常巨大的。

(10)硅摻雜行程半導體的原理是什麼擴展閱讀：

硅的物理性質：

有無定形硅和晶體硅兩種同素異形體。晶體硅為灰黑色，無定形硅為黑色，密度2.32-2.34克/立方厘米，熔點1410℃，沸點2355℃，晶體硅屬於原子晶體。不溶於水、硝酸和鹽酸，溶於氫氟酸和鹼液。硬而有金屬光澤。

半導體：最早的實用「半導體」是「電晶體（Transistor）/二極體（Diode）」。

1、在無線電收音機（Radio）及電視機（Television）中，作為「訊號放大器/整流器」用。

2、發展「太陽能（Solar Power）」，也用在「光電池（Solar Cell）」中。

3、半導體可以用來測量溫度，測溫范圍可以達到生產、生活、醫療衛生、科研教學等應用的70%的領域，有較高的准確度和穩定性，解析度可達0.1℃，甚至達到0.01℃也不是不可能，線性度0.2%，測溫范圍-100~+300℃，是性價比極高的一種測溫元件。

4、半導體致冷器的發展, 它也叫熱電致冷器或溫差致冷器, 它採用了帕爾貼效應。