半导体纯水为什么对硅含量有要求

半导体纯水为什么对硅含量有要求,第1张

1)

本征半导体是一种完全纯净的、结构完整的半导体晶体。绝对零度时价带被价电子填满,导带是空的。

2)

随着温度的升高,本征载流子浓度迅速地增加,在本征时器件不能稳定工作。而对于掺杂半导体,室温附近载流子主要来源于杂质电离,在杂质全部电离的情况下,载流子浓度一定,器件就能稳定工作。所以,制造半导体器件一般都会用含有何当杂志的半导体材料,而且每一种半导体材料制成的器件都有一定的极限工作温度,超过这一温度后,器件就会失效。

3)

杂质在元素半导体

Si和Ge中的作用:是半导体Si\Ge的导电性能发生显著的改变。

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重要的半导体材料硅、锗等元素的原子最外层都具有四个价电子。大量的硅、锗原子组合成晶体靠的是共价键结合。这种结构的特点是:每个原子周围有四个最近邻的原子组成一个正四面体结构。这四个原子分别处在正四面体的顶角上,任意顶角上的原子和中心原子各贡献一个价电子为该两个原子所共有,共有的电子在两个原子之间形成较大的电子云密度,通过它们对原子的引力把两个原子结合在一起,这就是共价键。这样,每个原子和周围四个原子组成四个共价键。

在20世纪50年代初期,锗曾经是最主要的半导体材料,但自60年代初期以来,硅已取而代之成为半导体制造的主要材料。现今人们使用硅的主要原因,是因为硅器件工艺的突破,硅平面工艺中,二氧化硅的运用在其中起着决定性的作用,经济上的考虑也是原因之一,可用于制造器件等级的硅材料,远比其他半导体材料价格低廉,在二氧化硅及硅酸盐中硅的含量占地球的25%,仅次于氧。到目前为止,硅可以说是元素周期表中被研究最多且技术最成熟的半导体元素。

半导体的导电能力介于导体和绝缘体之间,半导体之所以得到广泛应用,是因为它的导电能力受掺杂、温度和光照的影响十分显著。

(1)半导体的电导率随温度升高而迅速增加。半导体对温度敏感,体积又小,热惯性也小,寿命又长,因此在无线电技术、远距离控制与测量、自动化等许多方面都有广泛的应用价值。

(2)杂质对半导体材料导电能力的影响非常大。例如,纯净硅在室温下的电阻率为2.14 109欧姆·厘米,若掺入百分之一的杂质(如磷原子),其电阻率就会降至2000欧姆·厘米。虽然此时硅的纯度仍旧很高,但电阻率却降至原来的一百万分之一左右,绝大多数半导体器件都利用了半导体的这一特性。

(3)光照对半导体材料的导电能力也有很大的影响。例如,硫化镉薄膜的暗电阻为几十兆欧,然而受光照后,电阻降为几十千欧,阻值在受光照以后改变了几百倍。半导体的这种性质,使其成为自动化控制中的重要元件。

(4)除温度、杂质、光照外,电场、磁场及其他外界因素(如外应力)的作用也会影响半导体材料的导电能力。

硅是半导体的原因:硅原子的核外电子第一层有2个电子,第二层有8个电子,达到稳定态。最外层有4个电子即为价电子,它对硅原子的导电性等方面起着主导作用。硅晶体中没有明显的自由电子,能导电,但导电率不及金属,且随温度升高而增加,所以具半导体性质。

扩展资料:

硅在地壳中的含量是除氧外最多的元素。如果说碳是组成一切有机生命的基础,那么硅对于地壳来说,占有同样的位置,因为地壳的主要部分都是由含硅的岩石层构成的。这些岩石几乎全部是由硅石和各种硅酸盐组成。长石、云母、黏土、橄榄石、角闪石等等都是硅酸盐类;水晶、玛瑙、碧石、蛋白石、石英、砂子以及燧石等等都是硅石。


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