半导体掺杂为什么用P或B
『壹』 介绍下半导体的掺杂问题
杂质半导体: 通过扩散工艺,在本征半导体中掺入少量合适的杂质元素,可得到杂质半导体。
P型半导体的导电特性:掺入的杂质越多,多子(空穴)的浓度就越高,导电性能也就越强。
结论:
多子的浓度决定于杂质浓度。
少子的浓度决定于温度。
PN结的形成:将P型半导体与N型半导体制作在同一块硅片上,在它们的交界面就形成PN结。
PN结的特点:具有单向导电性。
半导体杂质 半导体中的杂质对电阻率的影响非常大。半导体中掺入微量杂质时,杂质原子附近的周期势场受到干扰并形成附加的束缚状态,在禁带中产加的杂质能级。例如四价元素锗或硅晶体中掺入五价元素磷、砷、锑等杂质原子时,杂质原子作为晶格的一分子,其五个价电子中有四个与周围的锗(或硅)原子形成共价结合,多余的一个电子被束缚于杂质原子附近,产生类氢能级。杂质能级位于禁带上方靠近导带底附近。杂质能级上的电子很易激发到导带成为电子载流子。这种能提供电子载流子的杂质称为施主,相应能级称为施主能级。施主能级上的电子跃迁到导带所需能量比从价带激发到导带所需能量小得多(图2)。在锗或硅晶体中掺入微量三价元素硼、铝、镓等杂质原子时,杂质原子与周围四个锗(或硅)原子形成共价结合时尚缺少一个电子,因而存在一个空位,与此空位相应的能量状态就是杂质能级,通常位于禁带下方靠近价带处。价带中的电子很易激发到杂质能级上填补这个空位,使杂质原子成为负离子。价带中由于缺少一个电子而形成一个空穴载流子(图3)。这种能提供空穴的杂质称为受主杂质。存在受主杂质时,在价带中形成一个空穴载流子所需能量比本征半导体情形要小得多。半导体掺杂后其电阻率大大下降。加热或光照产生的热激发或光激发都会使自由载流子数增加而导致电阻率减小,半导体热敏电阻和光敏电阻就是根据此原理制成的。对掺入施主杂质的半导体,导电载流子主要是导带中的电子,属电子型导电,称N型半导体。掺入受主杂质的半导体属空穴型导电,称P型半导体。半导体在任何温度下都能产生电子-空穴对,故N型半导体中可存在少量导电空穴,P型半导体中可存在少量导电电子,它们均称为少数载流子。在半导体器件的各种效应中,少数载流子常扮演重要角色。
半导体掺杂
半导体之所以能广泛应用在今日的数位世界中,凭借的就是其能借由在其晶格中植入杂质改变其电性,这个过程称之为掺杂(doping)。掺杂进入本质半导体(intrinsic semiconctor)的杂质浓度与极性皆会对半导体的导电特性产生很大的影响。而掺杂过的半导体则称为外质半导体(extrinsic semiconctor)。
半导体掺杂物
哪种材料适合作为某种半导体材料的掺杂物(dopant)需视两者的原子特性而定。一般而言,掺杂物依照其带给被掺杂材料的电荷正负被区分为施体(donor)与受体(acceptor)。施体原子带来的价电子(valence electrons)大多会与被掺杂的材料原子产生共价键,进而被束缚。而没有和被掺杂材料原子产生共价键的电子则会被施体原子微弱地束缚住,这个电子又称为施体电子。和本质半导体的价电子比起来,施体电子跃迁至传导带所需的能量较低,比较容易在半导体材料的晶格中移动,产生电流。虽然施体电子获得能量会跃迁至传导带,但并不会和本质半导体一样留下一个电洞,施体原子在失去了电子后只会固定在半导体材料的晶格中。因此这种因为掺杂而获得多余电子提供传导的半导体称为n型半导体(n-type semiconctor),n代表带负电荷的电子。
和施体相对的,受体原子进入半导体晶格后,因为其价电子数目比半导体原子的价电子数量少,等效上会带来一个的空位,这个多出的空位即可视为电洞。受体掺杂后的半导体称为p型半导体(p-type semiconctor),p代表带正电荷的电洞。
以一个硅的本质半导体来说明掺杂的影响。硅有四个价电子,常用于硅的掺杂物有三价与五价的元素。当只有三个价电子的三价元素如硼(boron)掺杂至硅半导体中时,硼扮演的即是受体的角色,掺杂了硼的硅半导体就是p型半导体。反过来说,如果五价元素如磷(phosphorus)掺杂至硅半导体时,磷扮演施体的角色,掺杂磷的硅半导体成为n型半导体。
一个半导体材料有可能先后掺杂施体与受体,而如何决定此外质半导体为n型或p型必须视掺杂后的半导体中,受体带来的电洞浓度较高或是施体带来的电子浓度较高,亦即何者为此外质半导体的“多数载子”(majority carrier)。和多数载子相对的是少数载子(minority carrier)。对于半导体元件的操作原理分析而言,少数载子在半导体中的行为有着非常重要的地位。
『贰』 二六族化合物半导体掺杂四族杂质为什么会形成p型半导体
半导体在掺杂后是n型还是p型,主要取决于在半导体中引入的缺陷能级是回靠近价带还是导带。如果答靠近价带的话那结果就是p型导电。
至于掺入杂质后引入多少个缺陷能级,这些缺陷能级处于什么位置,就要通过理论计算或是实验测定才能知道了。一般半导体教科书上在Si掺P或B这种能比较直观判断的都是比较单纯的情况。
『叁』 半导体掺杂
先更正一下,不是自由电子,而是载流子,半导体的特性就在于此,电子/空穴是受版控制的,不权是自由移动的。
对本征激发当然有影响了,怎么会没有影响呢,你是从那看到的!
本征激发严格上来讲是在本征半导体中发生的,但在高温下掺杂半导体中同样会发生本征激发,P的掺入改变了材料能带结构,肯定会对本征激发有影响的
『肆』 为什么半导体采用P-type
看多数载流子是什么。 如果多数载流子是电子就是N-type; 如果多数载流子是空穴就是P-type
『伍』 用n型半导体掺杂后形成的p型半导体 与 用本征半导体掺杂形成的p型半导体 有区别吗
用n型半导体掺杂后形成的p型半导体 与 用本征半导体掺杂形成的p型半导体 有区别吗版
不是所有权的掺杂都是有效的,因为硅与磷硼的掺杂会有些失败的部分,磷硼没有缔结成四价键,而是三价,这时候还是不会导电,也不会有pn节。
『陆』 请教关于半导体掺杂的问题
硅原子被挤一边去了,掺杂肯定会破坏晶格原有结构;一般以离子注入掺杂为例,离子将能量传递给硅原子,使其偏移,形成填隙硅原子
『柒』 半导体掺杂的目的是什么是为了使导电性变好为什么呢
是这来样,我们正在学二极管,你看源金属导电是靠最外层自由电子,因为金属晶格正离子对最外层电子的束缚能力很弱,所以称它为自由电子,自由移动么。同样对半导体,以硅为例,它要想导电,必须也有自由移动的粒子(说空穴你可能难接受一点,就讲电子了),但晶体硅外层电子构成的共价键是价饱和的,4个电子全部成键,虽然有少部分能够脱离中心原子的束缚,但只是少部分,所以导电能力很弱,就称它为半导体了。如果掺入5价的元素比如P,P外层有5个电子,拿出四个来和Si成键,多余的一个就成了自由电子了,导电能力就增强了,同样掺入3价的元素也是类似,不过导电的就是空穴了,相当于正离子导电,就这样了,可能也没讲的很清楚
『捌』 半导体掺杂有什么作用
半导体的掺杂是为了提高半导体器件的电学性能,半导体的很多电学特性都与掺杂的杂质浓度有关。
纯正的半导体是靠本征激发来产生载流子导电的,但是仅仅依靠本证激发的话产生的载流子数量很少,而且容易受到外间因素如温度等的影响。掺入相应的三价或是五价元素则可以在本征激发外产生其他的载流子。
半导体的常用掺杂技术主要有两种,即高温(热)扩散和离子注入。掺入的杂质主要有两类:第一类是提供载流子的受主杂质或施主杂质(如Si中的B、P、As);第二类是产生复合中心的重金属杂质(如Si中的Au)。
(8)半导体掺杂为什么用P或B扩展阅读:
掺杂之后的半导体能带会有所改变。依照掺杂物的不同,本征半导体的能隙之间会出现不同的能阶。施体原子会在靠近导带的地方产生一个新的能阶,而受体原子则是在靠近价带的地方产生新的能阶。假设掺杂硼原子进入硅,则因为硼的能阶到硅的价带之间仅有0.045电子伏特,远小于硅本身的能隙1.12电子伏特,所以在室温下就可以使掺杂到硅里的硼原子完全解离化。
掺杂物对于能带结构的另一个重大影响是改变了费米能阶的位置。在热平衡的状态下费米能阶依然会保持定值,这个特性会引出很多其他有用的电特性。举例来说,一个p-n结的能带会弯折,起因是原本p型半导体和n型半导体的费米能阶位置各不相同,但是形成p-n结后其费米能阶必须保持在同样的高度,造成无论是p型或是n型半导体的导带或价带都会被弯曲以配合界面处的能带差异。
『玖』 为什么半导体中能够掺杂
半导体是导体和绝缘体之间
所以半导体搀杂是不影响正常的使用的
有些半导体工艺就是靠导体搀杂做出来的
当然了做工很精细的
『拾』 在半导体中,p+和P一样吗 都是重掺杂吗
p+和P在半导体中通常表示不同的两件事,p+表示半导体掺杂的杂质为空穴,因此,对外表现出缺少电子而具有吸收电子的特性。当p+参杂半导体构成PN结的时候,表现为阳极或正极,通常用P来表示这个级。