半導體有多少載流子

Ⅰ 半導體有哪幾種載流子

電子 空穴

Ⅱ 半導體材料中有哪些載流子輸運機制

半導體材料是一類具有半導體性能、可用來製作半導體器件和集成電的電子材料，其電導率在10（U-3）～10（U-9）歐姆/厘米范圍內。半導體材料是一類具有半導體性能、可用來製作半導體器件和集成電的電子材料，其電導率在10（U-3）～10（U-9）歐姆/厘米范圍內。正是利用半導體材料的這些性質，才製造出功能多樣的半導體器件。半導體材料是半導體工業的基礎，它的發展對半導體技術的發展有極大的影響。
圖1、 半導體材料圖半導體材料分類半導體材料按化學成分和內部結構，大致可分為以下幾類。1、化合物半導體由兩種或兩種以上的元素化合而成的半導體材料。它的種類很多，重要的有砷化鎵、磷化錮、銻化錮、碳化硅、硫化鎘及鎵砷硅等。其中砷化鎵是製造微波器件和集成電的重要材料。碳化硅由於其抗輻射能力強、耐高溫和化學穩定性好，在航天技術領域有著廣泛的應用。3.無定形半導體材料 用作半導體的玻璃是一種非晶體無定形半導體材料，分為氧化物玻璃和非氧化物玻璃兩種。這類材料具有良好的開關和記憶特性和很強的抗輻射能力，主要用來製造閾值開關、記憶開關和固體顯示器件。2、元素半導體有鍺、硅、硒、硼、碲、銻等。50年代，鍺在半導體中佔主導地位，但 鍺半導體器件的耐高溫和抗輻射性能較差，到60年代後期逐漸被硅材料取代。用硅製造的半導體器件，耐高溫和抗輻射性能較好，特別適宜製作大功率器件。因此，硅已成為應用最多的一種增導體材料，目前的集成電路大多數是用硅材料製造的。3、有機增導體材料已知的有機半導體材料有幾十種，包括萘、蒽、聚丙烯腈、酞菁和一些芳香族化合物等，目前尚未得到應用 。半導體材料的特性參數對於材料應用甚為重要。因為不同的特性決定不同的用途。
圖2、半導體元件
半導體材料特性
半導體材料的導電性對某些微量雜質極敏感。純度很高的半導體材料稱為本徵半導體，常溫下其電阻率很高，是電的不良導體。在高純半導體材料中摻入適當雜質後，由於雜質原子提供導電載流子，使材料的電阻率大為降低。這種摻雜半導體常稱為雜質半導體。雜質半導體靠導帶電子導電的稱N型半導體，靠價帶空穴導電的稱P型半導體。不同類型半導體間接觸（構成PN結）或半導體與金屬接觸時，因電子（或空穴）濃度差而產生擴散，在接觸處形成位壘，因而這類接觸具有單向導電性。利用PN結的單向導電性，可以製成具有不同功能的半導體器件，如二極體、三極體、晶閘管等。此外，半導體材料的導電性對外界條件（如熱、光、電、磁等因素）的變化非常敏感，據此可以製造各種敏感元件，用於信息轉換。半導體材料的特性參數有禁帶寬度、電阻率、載流子遷移率、非平衡載流子壽命和位錯密度。禁帶寬度由半導體的電子態、原子組態決定，反映組成這種材料的原子中價電子從束縛狀態激發到自由狀態所需的能量。電阻率、載流子遷移率反映材料的導電能力。

Ⅲ 衡量半導體導電能力的主要標志是載流子數量的多少

半導體載流子計算公式：n = p = K1*T^3/2*e^-E(go)/(2kT)，n和p為載流子濃度,第一個T為熱力學溫度,E(go)為為熱力學零度回時破壞公價鍵所答需的能量,k為玻耳茲曼常數.
半導體載流子即半導體中的電流載體。在物理學中，載流子指可以自由移動的帶有電荷的物質微粒，如電子和離子。在半導體中，存在兩種載流子，電子以及電子流失導致共價鍵上留下的空位（空穴）均被視為載流子。通常N型半導體中指自由電子，P型半導體中指空穴，它們在電場作用下能作定向運動，形成電流。

Ⅳ 半導體物理學的載流子輸運

半導體的輸運現象包括在電場、磁場、溫度差等作用下十分廣泛的載流子輸運過程。和金屬導體相比，半導體的載流子不僅濃度低很多，而且數量以及運動速度都可以在很廣的范圍內變化。因此半導體的各種輸運現象具有和金屬十分不同的特徵。 在常見的半導體中，載流子主要是摻在半導體中的淺能級雜質提供的。主要由淺施主提供的電子導電的半導體稱為N型半導體；主要由淺受主提供空穴導電的半導體稱為P型半導體。由於在任何有限溫度下，總有或多或少的電子從價帶被熱激發到導帶（本徵激發），所以無論N型或P型半導體中都存在一定數量的反型號的載流子，稱為少數載流子，主導的載流子則稱為多數載流子。溫度足夠高時，由價帶熱激發到導帶的電子可以遠超過雜質提供的載流子，這時參與導電的電子和空穴的數目基本相同，稱為本徵導電。
半導體導電一般服從歐姆定律。但是，和金屬中高度簡並的電子相比，半導體中載流子的無規熱運動速度低很多，同時由於載流子濃度低，對相同的電流密度，漂移速度則高很多。因此，在較高的電流密度下，半導體中載流子的漂移速度可以達到與熱運動速度相比，經過散射可以轉化為無規熱運動，使載流子的溫度顯著提高。這時半導體的導電偏離歐姆定律。熱載流子還可以導致一些特殊效應。例如，某些半導體(如砷化鎵、磷化銦)在導帶底之上，還存在著能量略高而態密度很大的其他導帶極小值。在足夠強的電場下，熱載流子會逐漸轉移到這些所謂次極值的區域（指k空間），導致電場增大而漂移速度反而下降的負微分遷移率現象（見轉移電子器件）。 通有電流的導體，在垂直磁場作用下，由於磁場對漂移載流子的偏轉力而產生的側向的電壓，稱為霍耳效應。由於在相同的電流密度下載流子的漂移速度和載流子的濃度成反比，所以，和金屬相比半導體的霍耳效應十分顯著，而且可以方便地用於測定載流子的濃度。霍耳效應的符號直接反映載流子電荷的符號，所以霍耳效應的測量還可以區別N型和P型導電性。
與金屬中高度簡並的電子不同，一般半導體中載流子的熱運動顯著依賴於溫度，因此，半導體還表現出遠強於金屬導體的溫差電效應（見溫差發電和致冷）。
光照射在半導體內產生的電子和空穴構成多餘的載流子，稱為非平衡載流子。用電學方法（如通過金屬-半導體接觸或PN結，見下文）也可以在半導體中引入非平衡載流子。在電場作用下，非平衡載流子同時參與導電，構成附加的導電性。光照射產生的附加電導稱為光電導。作為非平衡載流子的電子和空穴可以直接復合（即電子直接躍遷到價帶中代表空穴的空能級），也可以通過復合中心復合，稱為間接復合。非平衡載流子在復合之前平均存在的時間稱為壽命，在這個時間中通過布朗運動平均移動的距離，稱為擴散長度。 半導體表面的空間電荷可以看做是由於屏蔽垂直表面的電場而造成的，表面電場一般是由於各種表面的具體情況而引起的。如果電場的方向是驅趕載流子向體內，空間電荷區格外顯著。這種情況下的空間電荷區是由載流子被排走所餘下的電離雜質的電荷構成的，稱為耗盡層。由於電離雜質電荷的濃度是固定的，隨著表面電場增強，屏蔽它所需的電荷必須成正比地增大，這就意味著表面空間電荷區加寬。有控制地施加表面電場的辦法是在半導體表面形成薄的絕緣層（如對半導體氧化形成薄的氧化層），在它上面做電極並加相應的電壓。這種用於控制半導體表面的金屬－絕緣體－半導體系統簡稱MIS（如果絕緣層採用氧化物，則稱MOS）。
表面電場在排斥多數載流子的同時，也會吸引少數載流子，所以在MIS上加有足夠大的電壓時，會在半導體的極表面出現一個由少數載流子導電的薄層。它與半導體內部之間隔有空間電荷區，其中多數和少數載流子極為稀少，基本上是「耗盡」的。這種由反型載流子導電的薄層稱為反型層。反型層也被稱為導電溝道，以表明載流子的流動限於極狹窄的區域，如P型半導體表面的反型層稱為N溝道，N型半導體表面的反型層稱P溝道。當這種表面反型層很薄，其中載流子在垂直表面的方向是量子化的（從波動的觀點看，是沿這個方向的駐波），載流子的自由運動只限於平行於表面的二維空間。在這種二維運動的研究中，把反型層中的載流子稱為「二維電子氣」。 在不同半導體之間，或半導體和金屬直接連接時，它們之間的接觸電勢差意味著，它們的界面處是電勢突變的區域，其中存在垂直於界面的電場和相應的空間電荷區。在它們之間施加電壓時，電壓主要降落在空間電荷區上，電壓和通過空間電荷區的電流一般呈現非線性的伏安特性。
同一塊半導體，由於摻雜不同，使部分區域是N型，部分區域是P型，它們的交界處的結構稱為PN結。在 PN結的空間電荷區的P型一側加正電壓時（正向電壓），會部分抵消接觸電勢差，使空間電荷區變窄，並使P區的空穴流向N區，N區的電子流向P區，這種來自多數載流子的電流隨施加的電壓迅速增長。加相反的電壓時(反向電壓)，會使空間電荷區變寬，P區和N區電勢差增大，這時的電流來自雙方的少數載流子（N區的空穴流向P區，P區的電子流向N區），所以電流很小，而且隨電壓增加，很快達到飽和。 PN結兩邊摻雜濃度越高，接觸電勢差V0越大。當接觸電勢差增加到電子通過PN結所得到（或失去）的能量eV0超過禁帶時，PN結的能帶具有圖10所示的情形。這時N區導帶的電子可以直接穿入P區價帶的空能級（空穴）。這種電子直接穿透禁帶從導帶的價帶（或其逆過程）的現象稱為隧道效應；這種高摻雜濃度的PN結稱為隧道結。
半導體的表面是半導體物理研究的一個重要對象。半導體表面並不是一個簡單的幾何界面，而是具有自己獨立特徵的一個體系。在超高真空下對純凈半導體表面的研究以及理論計算都證明，在半導體表面一般存在表面電子態，處於表面電子態中的電子的運動被限制在極表面的二維空間中。另外，最表面層的原子的位置也發生典型的變化。一般表面原子層之間的間距和體內相比，發生一定的變化，稱為表面弛豫。與此同時，原子在表面層中的排列的周期性和鍵合方式都可以發生典型的變化，統稱為表面再構。再構的變化是一種相變過程，對半導體表面的物理和化學性質都有深刻的影響。 對非晶態半導體的研究只是近年來才有較大的發展。有一些非晶態的半導體屬於玻璃態物質，可以由液態凝固獲得，通過其他的制備工藝（如蒸發、濺射、輝光放電下淀積等）也可以製成非晶態材料。非晶態半導體的結構一般認為是由共價鍵結合的「無規網路」，其中每個原子與近鄰的鍵合仍保持與晶體中大體相同的結構，但失去了在空間周期性的點陣排列。非晶態半導體與晶態半導體既有相似的特徵，又有十分重要的區別。如非晶態半導體的本徵吸收光譜與晶體半導體粗略相似，表明大部分的能級分布與晶體的能帶相似。但是，在導帶底和價帶頂部都有一定數量的「帶尾態」；一般認為它們是局域化的電子態。另外，連續分布在整個禁帶中還有相當數目的所謂「隙態」，隙態的多少和分布都隨材料和制備方法而不同。
非晶態半導體的導電具有復雜的性質，一般在較低溫度是通過載流子在局域態之間的跳躍，在較高的溫度則是依靠熱激發到擴展態的載流子導電，但其遷移率比在晶體半導體中低很多。

Ⅳ 半導體載流子的概念

載流子就是帶有電荷、並可運動而輸運電流的粒子，包括電子、離子等。半導體中的載流子有兩種，即帶負電的自由電子和帶正電的自由空穴。實際上，空穴也就半導體中的價鍵空位，一個空位的運動就相當於一大群價電子的運動；只不過採用數量較少的空穴這個概念來描述數量很多的價電子的運動要方便得多。所以，從本質上來說，空穴只是一大群價電子的另一種表述而已。
載流子所處的能量狀態
從晶體能帶的角度來看，半導體的能量最高的幾個能帶分別是導帶和價帶，導帶與價帶之間隔著一個禁帶。禁帶中不具有公有化運動的狀態——能級，但可存在雜質、缺陷等束縛能級。自由電子（簡稱為電子）就處於導帶中，一般是在導帶底附近（導帶底就相當於電子的勢能）；自由空穴（簡稱為空穴）就處於價帶中，一般是在價帶頂附近（價帶頂就相當於空穴的勢能）。價帶中有大量的價電子，由於這些價電子是被價鍵束縛住的，不能自由運動，所以不把它們看成為載流子。
如果n型半導體中摻入的施主濃度不太高，那麼導帶中的電子濃度也較低，這時電子在導帶底附近能級上的分布就遵從經典的Boltzmann分布，這時就稱這些電子是非簡並載流子，半導體也就是非簡並半導體；相反，若摻雜濃度很高，則大量電子在導帶底附近能級上的分布就需要考慮泡里不相容原理的限制，這時電子就遵從量子的Fermi-Dirac分布，這時就稱這些電子是簡並載流子，半導體也就是簡並半導體。不過，應該注意，即使半導體是非簡並的n型半導體，但價帶中的電子由於是大量的價電子，所以它們始終是屬於簡並的載流子，總是遵從量子的Fermi-Dirac分布。
空穴就是由價帶中的價電子躍遷到了導帶之後所形成的（即留下的價鍵空位）；這種躍遷就稱為本徵激發，其特點是電子與空穴成對地產生。

Ⅵ 半導體內部的載流子有幾種運動方式，怎樣才能形成電流

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，打開葯品瓶蓋，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。

Ⅶ 在半導體中存在哪兩種載流子

本徵載流子就是本徵半導體中的載流子，即
電子
和
空穴
，即不是由摻雜所產生出來的載流子。也就是說，內本徵載流子是由熱激發——本徵激發所產生出來的，即是價電子從價帶躍遷到導帶而產生出來的；它們是成對產生的，所以電子和空容穴的濃度始終相等。
本徵半導體，從物理本質上來說，也就是兩種載流子數量相等、都對導電起同樣大小的半導體。因此，未摻雜的半導體是本徵半導體，但是摻有雜質的半導體在一定條件下也可能成為本徵半導體（只要兩種載流子的濃度相等）。
對於摻有雜質的n型或p型半導體，其中的多數載流子主要就是由雜質電離所提供，而其中的少數載流子則是由本徵激發所產生的。因此，在雜質全電離情況下，多數載流子濃度基本上與溫度無關，但少數載流子則隨著溫度將指數式增大。

Ⅷ 半導體中的載流子是什麼

半導體載來流子即半導源體中的電流載體。
在物理學中，載流子指可以自由移動的帶有電荷的物質微粒，如電子和離子。
在半導體中，存在兩種載流子，電子以及電子流失導致共價鍵上留下的空位（空穴）均被視為載流子。
通常N型半導體中指自由電子，P型半導體中指空穴，它們在電場作用下能作定向運動，形成電流。
載流子就是帶有電荷、並可運動而輸運電流的粒子，包括電子、離子等。半導體中的載流子有兩種，即帶負電的自由電子和帶正電的自由空穴。實際上，空穴也就半導體中的價鍵空位，一個空位的運動就相當於一大群價電子的運動；只不過採用數量較少的空穴這個概念來描述數量很多的價電子的運動要方便得多。所以，從本質上來說，空穴只是一大群價電子的另一種表述而已。

Ⅸ N型.P型半導體中的載流子各是什麼

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，就形成了P型半導體。

多數載流子：P型半導體中，空穴的濃度大於自由電子的濃度，稱為多數載流子，簡稱多子。

少數載流子：P型半導體中，自由電子為少數載流子，簡稱少子。

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形成N型半導體。

多子：N型半導體中，多子為自由電子。

少子：N型半導體中，少子為空穴。

(9)半導體有多少載流子擴展閱讀：

N型半導體的特點：

半導體中有兩種載流子，即價帶中的空穴和導帶中的電子，以電子導電為主的半導體稱之為N型半導體，與之相對的，以空穴導電為主的半導體稱為P型半導體。

「N」表示負電的意思，取自英文Negative的第一個字母。在這類半導體中，參與導電的 (即導電載體) 主要是帶負電的電子，這些電子來自半導體中的施主。凡摻有施主雜質或施主數量多於受主的半導體都是N型半導體。例如，含有適量五價元素砷、磷、銻等的鍺或硅等半導體。

由於N型半導體中正電荷量與負電荷量相等，故N型半導體呈電中性。自由電子主要由雜質原子提供，空穴由熱激發形成。摻入的雜質越多，多子（自由電子）的濃度就越高，導電性能就越強。

P型半導體的特點：

半導體中有兩種載流子：導帶中的電子和價帶中的空穴。 如果某一類型半導體的導電性主要依靠價帶中的空穴，則該類型的半導體就稱為P型半導體。

「P」表示正電的意思，取自英文Positive的第一個字母。在這類半導體中，參與導電的 (即電荷載體) 主要是帶正電的空穴，這些空穴來自半導體中的受主。因此凡摻有受主雜質或受主數量多於施主的半導體都是p型半導體。例如，含有適量三價元素硼、銦、鎵等的鍺或硅等半導體就是P型半導體。

由於P型半導體中正電荷量與負電荷量相等，故P型半導體呈電中性。空穴主要由雜質原子提供，自由電子由熱激發形成。摻入的雜質越多，多子（空穴）的濃度就越高，導電性能就越強。

Ⅹ 載流子的載流子與半導體的關系

載流子，是承載電荷的、能夠自由移動以形成電流的物質粒子。半導體的性質跟導體和絕緣體不同，是因為其能帶結構不同；而半導體的導電能力可以控制，主要是因為其載流子的種類和數量與導體和絕緣體不同，並且可以受到控制，其調節手段就是「摻雜」，即往純凈的半導體中摻入雜質，來改變其載流子數量、分布和運動趨勢，從而改變整體導電性能。
絕緣體和金屬導體的載流子是電子，而半導體除了電子外，還有一種載流子叫空穴。另外還有正離子、負離子也都帶有電荷，但是在半導體中，它們一般不會流動，所以認為半導體的載流子就是電子和空穴這兩種。
電子作為載流子容易理解，因為物質中的原子是由原子核和電子組成的，在一定條件下掙脫原子核束縛的自由電子可以運動，因而產生電流。而所謂空穴，就是由於電子的缺失而留下的空位。這就好像車與車位的關系，假設有一排共5個車位，從左邊開始按順序停了4輛車，最右邊有1個空位，如果最左邊的車開到最右邊的空位上去，那麼最左邊的車位就空出來了。看起來好像是空位從右邊到了左邊，這是一種相對運動，車從左到右的移動，相當於空位從右到左的移動。同樣道理，帶負電的電子的運動，可看作是帶正電的空穴的反方向運動。在沒有雜質的純凈半導體中，受熱激發產生的移動的電子數量和空穴數量是相等的，因為帶負電的電子和帶正電的空穴會進行復合，在數量大致相等的情況下，「產生」和「復合」會達到一個動態平衡，這樣宏觀上看來並沒有產生有效電流。為了改善其導電性能，就引入了摻雜手段。
對集成電路來說，最重要的半導體材料是硅。硅原子有4個價電子，它們位於以原子核為中心的四面體的4個頂角上。這些價電子會與其他硅原子的價電子結合成共價鍵，大量的硅原子以這種方式互相結合，形成結構規律的晶體。如果給它加入砷（或磷），砷最外層有5個電子，其中4個電子也會跟硅原子的4個價電子結合成共價鍵，把砷原子固定在硅材料的晶格中。此時會多出1個自由電子，這個電子躍遷至導帶所需的能量較低，容易在硅晶格中移動，從而產生電流。這種摻入了能提供多餘電子的雜質而獲得導電能力的半導體稱為N型半導體，「N」為Negative，代表帶負電荷的意思。如果我們在純硅中摻入硼（B），如下圖，因為硼的價電子只有3個，要跟硅原子的4個價電子結合成共價鍵，就需要吸引另外的1個電子過來，這樣就會形成一個空穴，作為額外引入的載流子，提供導電能力。這種摻入可提供空穴的雜質後的半導體，叫做P型半導體，「P」是Positive，代表帶來正電荷的意思。
需要注意的是，摻入雜質後的半導體中仍然同時具有電子和空穴這兩種載流子，只是各自數量不同。在N型半導體中，電子（帶負電荷）居多，叫多數載流子，空穴（帶正電荷）叫少數載流子。在P型半導體中，則反之：空穴為多數載流子，電子為少數載流子；可以分別簡稱為「多子」、「少子」。