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文档简介

实际半导体晶格偏离理想情况 杂质缺陷原子在平衡位置附近振动 杂质和缺陷 原子的周期性势场受到破坏 在禁带中引入能级 决定半导体的物理和化学性质 杂质 半导体中存在的与本体元素不同的其它元素 杂质出现在半导体中时 产生的附加势场使严格的周期性势场遭到破坏 杂质能级位于禁带之中 Ec Ev 杂质能级 价带 导带 正电中心 对于Si中的P原子 剩余电子的运动半径 r 65 Si的晶格常数为5 4 对于Ge中的P原子 r 85 P原子中这个多余的电子的运动半径远远大于其余四个电子 所受到的束缚最小 极易摆脱束缚成为自由电子 施主杂质 束缚在杂质能级上的电子被激发到导带Ec成为导带电子 该杂质电离后成为正电中心 正离子 这种杂质称为施主杂质 施主杂质具有提供电子的能力 设施主杂质能级为ED 施主杂质的电离能 ED 即弱束缚的电子摆脱束缚成为晶格中自由运动的电子 导带中的电子 所需要的能量 施主的电离能 施主电离能 ED EC ED ED EC ED EC ED Eg EV 施主杂质的电离能小 在常温下基本上电离 Si的禁带宽度1 12eV 1 在Si中掺入B 2 元素半导体中 A族替位杂质的能级 B获得一个电子变成负离子 成为负电中心 周围产生带正电的空穴 受主杂质 束缚在杂质能级上的空穴被激发到价带Ev成为价带空穴 该杂质电离后成为负电中心 负离子 这种杂质称为受主杂质 受主杂质具有得到电子的性质 向价带提供空穴 电离的结果 价带中的空穴数增加了 这即是掺受主的意义所在 受主能级EA Si Ge中 族杂质的电离能 EA eV 晶体杂质BAlGaInSi0 0450 0570 0650 16Ge0 010 010 0110 011 受主能级EA 受主杂质的电离能小 在常温下基本上为价带电离的电子所占据 空穴由受主能级向价带激发 杂质电离或杂质激发 杂质向导带和价带提供电子和空穴的过程 电子从施主能级向导带的跃迁或空穴从受主能级向价带的跃迁 本征激发 电子从价带直接向导带激发 成为导带的自由电子 这种激发称为 只有本征激发的半导体称为本征半导体 所需要的能量称为杂质的电离能 掺施主的半导体的导带电子数主要由施主决定 半导体导电的载流子主要是电子 电子数 空穴数 对应的半导体称为N型半导体 称电子为多数载流子 简称多子 空穴为少数载流子 简称少子 Ec ED 电离施主 电离受主 Ev 3 杂质的补偿作用 1 ND NA 半导体中同时存在施主和受主杂质 施主和受主之间有互相抵消的作用 此时为n型半导体 n ND NA EA Ec ED EA Ev 电离施主 电离受主 2 ND NA 此时为p型半导体 p NA ND 3 ND NA 杂质的高度补偿 Ec Ev EA ED 不能向导带和价带提供电子和
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