为什么要先提纯成本征半导体

❶ 什么是本征半导体

本征半导体

完全纯净的半导体称为本征半导体或I型半导体。硅和锗都是四价元素，其原子核最外层有四个价电子。它们都是由同一种原子构成的“单晶体”，属于本征半导体。

1．半导体中的两种载流子—自由电子和空穴

在热力学温度零度和没有外界能量激发时，价电子受共价键的束缚，晶体中不存在自由运动的电子，半导体是不能导电的。但是，当半导体的温度升高（例如室温300oK）或受到光照等外界因素的影响，某些共价键中的价电子获得了足够的能量，足以挣脱共价键的束缚，跃迁到导带，成为自由电子，同时在共价键中留下相同数量的空穴，如图2—3（a）所示。空穴是半导体中特有的一种粒子。它带正电，与电子的电荷量相同。把热激发产生的这种跃迁过程称为本征激发。显然，本征激发所产生的自由电子和空穴数目是相同的。
由于空穴的存在，临近共价键中的价电子很容易跳过去填补这个空穴，从而使空穴转移到临近的共价键中去，而后，新的空穴又被其相邻的价电子填补，这一过程持续下去，就相当于空穴在运动。带负电荷的价电子依次填补空穴的运动与带正电荷的粒子作反方向运动的效果相同，因此我们把空穴视为带正电荷的粒子。可见，半导体中存在两种载流子，即带电荷+q的空穴和带电荷–q的自由电子。
在没有外加电场作用时，载流子的运动是无规则的，没有定向运动，所以形不成电流。在外加电场作用下，自由电子将产生逆电场方向的运动，形成电子电流，同时价电子也将逆电场方向依次填补空穴，其导电作用就像空穴沿电场运动一样，形成空穴电流。虽然在同样的电场作用下，电子和空穴的运动方向相反，但由于电子和空穴所带电荷相反，因而形成的电流是相加的，即顺着电场方向形成电子和空穴两种漂移电流。

❷ 我想知道为什么要将半导体变成导电性很差的本征半导体

这是半导体技术中的基本概念问题，提得好。
因为制造半导体器件和集成电内路时，最容重要的是要很好地控制掺入的杂质的种类和数量（浓度）；而且有些杂质对半导体载流子的影响也很不好（例如减短寿命、降低迁移率）。为了达到能够可控的掺杂和去掉有害杂质，就必须事先把作为原始材料的Si片提纯——使之成为本征半导体。否则就难以实现有目的地掺杂和做好器件和电路。

❸ 什么是本征半导体

本征半导体是一种理想的状态
定义为：完全没有掺杂并且没有缺陷的纯净的半导版体称为本证半权导体
这种半导体在实际中是难以达到的，纯净度方面，杂质是很难避免的，无论再怎么样提纯也都只能增加99.999%小数点后面的9，缺陷方面，在材料形成的过程中，无论是点缺陷，线缺陷，面缺陷还是体缺陷，都会或多或少存在于晶格结构之内。

❹ 为什么将自然界导电性能中等的半导体材料制成本征半导体

由于金属材料的帕尔帖效应是相对较弱的，而半导体材料基于帕尔帖原理运行，所产生的效应也会更强一些，所以，在制冷的材料中，半导体就成为了主要的原料。

半导体制冷技术的应用原理是建立在帕尔帖原理的基础上的。1334年，法国科学家帕尔帖发现了半导体制冷作用。帕尔贴原理又被称为是”帕尔贴效益“，就是将两种不同的导体充分运用起来，使用A和B组成的电路，通入直流电，在电路的接头处可以产生焦耳热，同时还会释放出一些其它的热量。

此时就会发现，另一个接头处不是在释放热量，而是在吸收热量。这种现象是可逆的，只要对电流的方向进行改变，放热和吸热的运行就可以进行调节，电流的强度与吸收的热量和放出的热量之间存在正比例关系，与半导体自身所具备的性质也存在关系。

(4)为什么要先提纯成本征半导体扩展阅读

本征半导体不宜用于制作半导体器件，因其制成的器件性能很不稳定。反之，掺入一定量杂质的半导体称为杂质半导体或非本征半导体，这是实际用于制作半导体器件及集成电路的材料。

本征半导体的导电能力很弱，热稳定性也很差，因此，不宜直接用它制造半导体器件。半导体器件多数是用含有一定数量的某种杂质的半导体制成。根据掺入杂质性质的不同，杂质半导体分为N型半导体和P型半导体两种。

❺ 什么叫做本征半导体

顾名思义：导电性能介于导体(conctor)与绝缘体(insulator)之间的材料，叫做半导体（semiconctor）． 物质存在的形式多种多样，固体、液体、气体、等离子体等等。我们通常把导电性和导电导热性差或不好的材料，如金刚石、人工晶体、琥珀、陶瓷等等，称为绝缘体。而把导电、导热都比较好的金属如金、银、铜、铁、锡、铝等称为导体。可以简单的把介于导体和绝缘体之间的材料称为半导体。与导体和绝缘体相比，半导体材料的发现是最晚的，直到20世纪30年代，当材料的提纯技术改进以后，半导体的存在才真正被学术界认可。 半导体的分类，按照其制造技术可以分为：分立器件、光电半导体、逻辑IC、模拟IC、储存器等大类，一般来说这些还会被分成小类。此外还有以应用领域、设计方法等进行分类，最近虽然不常用，单还是按照IC、LSI、VLSI（超大LSI）及其规模进行分类的方法。此外，还有按照其所处理的信号，可以分成模拟、数字、模拟数字混成及功能进行分类的方法。 [编辑本段]半导体定义 电阻率介于金属和绝缘体之间并有负的电阻温度系数的物质。 半导体室温时电阻率约在10E-5～10E7欧·米之间，温度升高时电阻率指数则减小。 半导体材料很多，按化学成...

❻ 为什么杂质半导体导电性可控而本征半导体不可控

因为自然界中的半导体的导电性不易控制，而惨杂后的本征半导体容易控制其导电性。制专成本属征半导体是为了讲自然界中的半导体材料进行提纯，然后人工掺杂，通过控制掺杂的浓度就可以控制半导体的导电性，以达到人们的需求。本征半导体一般是指其导电能力主要由材料的本征激发决定的纯净半导体。更通俗地讲，完全纯净的、不含杂质的半导体称为本征半导体或I型半导体。主要常见代表有硅、锗这两种元素的单晶体结构。

❼ 为什么将自然界导电性能中等的半导体材料制成本征半导体,导电性能极差,又将其掺杂, 改善导电性

由于金属材料的帕尔帖效应是相对较弱的，而半导体材料基于帕尔帖原理运行，所产生的效应也会更强一些，所以，在制冷的材料中，半导体就成为了主要的原料。

半导体制冷技术的应用原理是建立在帕尔帖原理的基础上的。1334年，法国科学家帕尔帖发现了半导体制冷作用。帕尔贴原理又被称为是”帕尔贴效益“，就是将两种不同的导体充分运用起来，使用A和B组成的电路，通入直流电，在电路的接头处可以产生焦耳热，同时还会释放出一些其它的热量。

此时就会发现，另一个接头处不是在释放热量，而是在吸收热量。这种现象是可逆的，只要对电流的方向进行改变，放热和吸热的运行就可以进行调节，电流的强度与吸收的热量和放出的热量之间存在正比例关系，与半导体自身所具备的性质也存在关系。

(7)为什么要先提纯成本征半导体扩展阅读：

本征半导体不宜用于制作半导体器件，因其制成的器件性能很不稳定。反之，掺入一定量杂质的半导体称为杂质半导体或非本征半导体，这是实际用于制作半导体器件及集成电路的材料。

本征半导体的导电能力很弱，热稳定性也很差，因此，不宜直接用它制造半导体器件。半导体器件多数是用含有一定数量的某种杂质的半导体制成。根据掺入杂质性质的不同，杂质半导体分为N型半导体和P型半导体两种。

❽ 在制造半导体器件时，为什么先将导电性能介于导体和绝缘体之间的硅或锗制成本征半导体

掺入杂质后，在本征半导体与杂质半导体中间就形成了PN结，
在P型半导体中有许多带正电荷的空穴和带负电荷的电离杂质。在电场的作用下，空穴是可以移动的，而电离杂质（离子）是固定不动的。N 型半导体中有许多可动的负电子和固定的正离子。当P型和N型半导体接触时，在界面附近空穴从P型半导体向N型半导体扩散，电子从N型半导体向P型半导体扩散。空穴和电子相遇而复合，载流子消失。因此在界面附近的结区中有一段距离缺少载流子，却有分布在空间的带电的固定离子，称为空间电荷区。P 型半导体一边的空间电荷是负离子，N 型半导体一边的空间电荷是正离子。正负离子在界面附近产生电场，这电场阻止载流子进一步扩散，达到平衡。

在PN结上外加一电压，如果P型一边接正极，N型一边接负极，电流便从P型一边流向N型一边，空穴和电子都向界面运动，使空间电荷区变窄，电流可以顺利通过。如果N型一边接外加电压的正极，P型一边接负极，则空穴和电子都向远离界面的方向运动，使空间电荷区变宽，电流不能流过。这就是PN结的单向导电性。

PN结加反向电压时，空间电荷区变宽，区中电场增强。反向电压增大到一定程度时，反向电流将突然增大。如果外电路不能限制电流，则电流会大到将PN结烧毁。反向电流突然增大时的电压称击穿电压。基本的击穿机构有两种，即隧道击穿（也叫齐纳击穿）和雪崩击穿，前者击穿电压小于6V，有负的温度系数，后者击穿电压大于6V，有正的温度系数。PN结加反向电压时，空间电荷区中的正负电荷构成一个电容性的器件。它的电容量随外加电压改变。

根据PN结的材料、掺杂分布、几何结构和偏置条件的不同，利用其基本特性可以制造多种功能的晶体二极管。如利用PN结单向导电性可以制作整流二极管、检波二极管和开关二极管，利用击穿特性制作稳压二极管和雪崩二极管；利用高掺杂PN结隧道效应制作隧道二极管；利用结电容随外电压变化效应制作变容二极管。使半导体的光电效应与PN结相结合还可以制作多种光电器件。如利用前向偏置异质结的载流子注入与复合可以制造半导体激光二极管与半导体发光二极管；利用光辐射对PN结反向电流的调制作用可以制成光电探测器；利用光生伏特效应可制成太阳电池。此外，利用两个PN结之间的相互作用可以产生放大，振荡等多种电子功能。PN结是构成双极型晶体管和场效应晶体管的核心，是现代电子技术的基础。在二级管中广泛应用

❾ 为什么要将半导体变成导电性很差的本征半导体

因为制造半导体器件和集成电路时，最重要的是要很好地控制掺入的杂质的种类回和数量（浓度）答，只有纯净的本征半导体，才可能按设计者的需要制造出需要的器件。

本征半导体完全不含杂质且无晶格缺陷的纯净半导体称为本征半导体。实际半导体不能绝对地纯净，本征半导体一般是指导电主要由材料的本征激发决定的纯净半导体。

本征半导体中，电子和空穴均能自由移动，它们在外电场作用下产生定向运动而形成宏观电流，分别称为电子导电和空穴导电。在本征半导体中，这两种载流子的浓度是相等的。随着温度的升高，其浓度基本上是按指数规律增长的。

(9)为什么要先提纯成本征半导体扩展阅读：

在绝对零度温度下，半导体受到光电注入或热激发后，价带中的部分电子会越过禁带进入能量较高的空带，空带中存在电子后成为导带，价带中缺少一个电子后形成一个带正电的空位。

在一定温度下，电子空穴对的产生和复合同时存在并达到动态平衡，此时本征半导体具有一定的载流子浓度，从而具有一定的电导率。加热或光照会使半导体发生热激发或光激发，从而产生更多的电子－空穴对，这时载流子浓度增加，电导率增加。

❿ 本征半导体的导电能力为什么远不如掺杂半导体

很高兴为你解答
制成本征半导体是为了讲自然界中的半导体材料进行提纯,然后版人工掺杂权,通过控制掺杂的浓度就可以控制半导体的导电性,以达到人们的需求
本征半导体的导电能力很低,因为他们只含有很少的热运动产生的载流子.
某种杂质的添加能极大的增加载流子的数目,所以掺杂质的半导体导电能力好.
例如
掺有磷的半导体就是一种掺杂半导体.假设硅晶体中已掺入少量的磷.磷原子进入了原本该由硅原子占有的晶体结构中的位置.磷,作为第5组元素,由5个价电子.磷原子共享了4个价电子给它周围的4个硅原子.4对电子对给了磷原子8个共享的电子.加上还有1个未共享的电子,一共由9个价电子.由于原子价层只能容纳8个电子,再也放不下第9个电子.这个电子就被磷原子抛了出来,自由地游荡在晶体结构中.每个添加进硅晶体结构中的磷原子能产生一个自由电子.故杂质能增加载流子的数目,使其导电能力加强。
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