半导体为什么掺杂杂质
❶ 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。
❷ 掺杂杂质半导体中影响多数和少数载流子数量的最主要原因是什么急!!!!
主要原因是杂质在禁带里占的位置和杂质浓度。
❸ 为什么制造半导体时要先提纯后掺杂质
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回入的杂质的种类和数答量(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。
❹ 半导体热导率为什么会随着掺杂浓度的增加而上升
半导体掺杂后其电阻率大大下降,同时电导率上升。通常掺杂浓度越高,半导体的内导电性就会变得越好,原容因是能进入传导带的电子数量会随着掺杂浓度提高而增加。
电导率的影响因素:
(1)温度:电导率与温度具有很大相关性。金属的电导率随着温度的增高而降低。半导体的电导率随着温度的增高而增高。在一段温度值域内,电导率可以被近似为与温度成正比。为了要比较物质在不同温度状况的电导率,必须设定一个共同的参考温度。电导率与温度的相关性,时常可以表达为,电导率对上温度线图的斜率。
(2)掺杂程度:固态半导体的掺杂程度会造成电导率很大的变化。增加掺杂程度会造成高电导率.水溶液的电导率高低相依于其内含溶质盐的浓度,或其它会分解为电解质的化学杂质。水样本的电导率是测量水的含盐成分、含离子成分、含杂质成分等等的重要指标。水越纯净,电导率越低(电阻率越高)。水的电导率时常以电导系数来纪录;电导系数是水在 25°C 温度的电导率。
(3)各向异性:有些物质会有异向性 (anisotropic) 的电导率,必需用 3 X 3 矩阵来表达(使用数学术语,第二阶张量,通常是对称的)。
❺ 为什么“在纯净的半导体中掺入微量的杂质,会使半导体的导电性能大大增强”
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。
❻ 半导体中杂质的作用
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)。
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。
❼ 什么叫杂质半导体杂质半导体有哪几种为什么要往纯净的半导体中掺入杂质
本征半导抄体经过掺杂就袭形成杂质半导体,一般可分为n型半导体和p型半导体,半导体中的杂质对电导率的影响,本征半导体掺杂后形成的P型或N型半导体,是制造集成电路,二极管晶体管的必须材料 http://ke..com/view/1003023.html?wtp=tt
❽ 为什么半导体中掺入杂质会在禁带中引入杂质能级
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.
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.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.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.http://www.big-bit.com/
❾ 半导体中掺入杂质越多导电越好、我若反过来会成什么样呢
反过来不好吧,会导电不好,但是我也没试过,最好别玩。。。。
❿ 为什么半导体要掺杂三价或者五价的元素
单晶硅(四价复)时,没个硅原子制和其周围的硅原子组成8电子稳定结构。
当三、五族元素掺入到单晶硅后,不管是替位(掺杂原子代替某个硅原子)还是间隙(较小的杂质原子可掺入到硅原子间隙之中),他们的特点都是离8电子稳定结构差1个电子 (三价的是少一个电子,就是在稳定结构之外形成空穴--姑且认为是反电子[希望你能明白,事实上是少1个电子,数学上表示就是多-1个电子,负1个电子就相当于正1个正电子,这里叫空穴,意思是留着可以填充电子的空位=。=];五价的是多一个电子,就是在稳定结构之外形成一个电子啦--其实就是多出来的)。
恰恰就是因为通过掺杂有了电子和空穴才使得本来绝缘的si具有导电性,具体是怎么导电的,这里就不再赘述了,因为这也不是你的问题。
言归正传,如果是四价元素作为杂质的话,即使它不是si,但由于其最外层电子结构和硅一样,依然会构成8电子稳定结构,不能导电(因为没有空穴和电子)。对于六价,理论上是可以的,但是由于他的外层电子是六个,只可以同时和两个si(前面都是四个)公用电子对,结构不稳定,而且这种物质的导电性能如何也不得而知~