半导体物理(2)杂质和能级缺陷

1、本征半导体本征半导体: 是指一块没有杂质和缺陷的半导体是指一块没有杂质和缺陷的半导体.本征激发本征激发: T0K时时,电子从价带激发到导带电子从价带激发到导带,同时价同时价 带中产生空穴带中产生空穴. n0=p0 =ni n0 p0 =ni 2 ni -本征载流子浓度本征载流子浓度1. Intrinsic Semiconductor（本征半导体）本征半导体）第二章 半导体中杂质和缺陷能级2022-6-272022-6-272022-6-27*从si的共价键平面图看: P P1515:1S:1S2 22S2S2 22P2P6 63S3S2 23P3P3 3 这种束缚比共价键的束缚弱得多这种束缚比

2、共价键的束缚弱得多, ,只要很少的能量就可以只要很少的能量就可以使它挣脱束缚使它挣脱束缚, ,成为导带中的自由粒子成为导带中的自由粒子. .这个过程称这个过程称杂质电离杂质电离. .2. Doped /extrinsic Semiconductor（掺杂掺杂/非本征半导体）非本征半导体）(1) Donor（施主杂质（施主杂质 ） n型半导体型半导体 族元素硅、锗中掺族元素硅、锗中掺族元素族元素,如如P:2022-6-27*从Si的电子能量图看: 结论结论: : 磷杂质在硅、锗中电离时，能够释放电子而产生磷杂质在硅、锗中电离时，能够释放电子而产生导电电子并形成正电中心。这种杂质称导电电子并形成正

3、电中心。这种杂质称施主杂质施主杂质 。掺施。掺施主杂质后，导带中的导电电子增多，增强了半导体的导电主杂质后，导带中的导电电子增多，增强了半导体的导电能力。能力。主要依靠导带电子导电的半导体称主要依靠导带电子导电的半导体称n n型半导体型半导体。2220412)4(nmqEn电离能的计算电离能的计算:氢原子氢原子2022-6-27（2） Acceptor (受主杂质) p型半导体族元素硅、锗中掺族元素硅、锗中掺族元素族元素,如如硼硼（B）:*从从si的共价键平面图看的共价键平面图看:B B1313:1S:1S2 22S2S2 22P2P6 63S3S2 23P3P1 1小结：纯净半导体中掺入受主

4、杂质后，受主杂质电离，使价带小结：纯净半导体中掺入受主杂质后，受主杂质电离，使价带中的导电空穴增多，增强了半导体的导电能力。主要依靠价带中的导电空穴增多，增强了半导体的导电能力。主要依靠价带空穴导电的半导体称空穴导电的半导体称p p型半导体型半导体。2022-6-27*从Si的电子能量图看:2022-6-27（3）杂质的补偿作用半导体中同时存在施主杂质和受主杂质时，它们之间有相互半导体中同时存在施主杂质和受主杂质时，它们之间有相互抵消的作用抵消的作用杂质补偿作用杂质补偿作用。*当当ND NA时，时，n= ND- NA ND 半导体是半导体是n型型*当当NDNA时，时， p= NA- ND NA 半导体是半导体是p型型*当当ND NA时，时， 杂质的高度补偿杂质的高度补偿ND施主杂质浓度施主杂质浓度 NA受主杂质浓度受主杂质浓度 n导带电子浓度导带电子浓度 p价带空穴浓度价带空穴浓度（4）深能级杂质）深能级杂质0.5