如果在硅基体中掺入少量的价电子数为3的元素(如硼),当硼和硅形成共价键的时候,因为硼的外层电子不足以完全填补硅原子的空轨道,必然要吸收一个多余的自由电子来成键,于是在半导体内部形成一个“空壳”,这个空壳呈现出正电性。硅和硼的这种混合物被称为P型半导体(Positive Semiconduct)。
如果硅基体中掺入少量的价电子数为5的元素(如磷),当磷和硅形成共价键的时候,因为磷的外层电子在完全填补硅原子的空轨道还有富余,必然会脱离原子核成为自由电子,于是在半导体内部呈现出负电性。硅和磷的这种混合物被称为N型半导体(Negative Semiconduct)。
P型和N型半导体是二极管和三极管制作的基础。
砷作为外层电子数为5的元素,它和锗的组合将会产生N型半导体。但是考虑到原料成本因素,通常半导体工业都会选择磷而非砷作为N型半导体的制作原料。
在本征半导体中加入五价元素可形成n型半导体。本征半导体中加入磷、锑、砷元素可形成N型半导体,加入的都是5价元素。
本征半导体是指完全不含杂质且无晶格缺陷的纯净半导体,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。典型的本征半导体有硅(Si)、锗(Ge)及砷化镓(GaAs)等。n型半导体也称为电子型半导体。N型半导体即自由电子浓度远大于空穴浓度的杂质半导体。
半导体
在绝对零度温度下,半导体的价带是满带,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,称为空穴,导带中的电子和价带中的空穴合称为电子空穴对。
上述产生的电子和空穴均能自由移动,成为自由载流子,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。
半导体实验
导带中的电子会落入空穴,使电子空穴对消失,称为复合。复合时产生的能量以电磁辐射或晶格热振动的形式释放。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。半导体热敏电阻和光敏电阻等半导体器件就是根据此原理制成的。常温下本征半导体的电导率较小,载流子浓度对温度变化敏感,所以很难对半导体特性进行控制,因此实际应用不多。
P型半导体
N型半导体,以电子为多数载流子的半导材料,n为negative(负)之意。n型半导体是通过引入施主型杂质而形成的。在纯半导体材料中掺入杂质,使禁带中出现杂质能级,若杂质原子能给出电子的,其能级为施主能级,该半导体为n型半导体。
如将V族元素砷杂质加入到IV族半导体硅中。它能改变半导体的导电率和导电类型。对n型半导体,电子激发进入导带成为主要载流子。例如,掺入第15(VA)族元素(磷、砷、锑、铋等)的硅与锗。
大多数类金属都可以。比较常见的有硅(Si)、锗(Ge)、镓(Ga)等。其中硅和锗一般使用其单质,而镓则使用其砷化物砷化镓(GaAs)作为半导体材料。砷化镓是一种重要的半导体材料。属Ⅲ-Ⅴ族化合物半导体。属闪锌矿型晶格结构,禁带宽度是1.4电子伏。不过砷化镓也有不足之处,即其热稳定性不好,高温分解,限制了其普及运用。欢迎分享,转载请注明来源:内存溢出
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