什么是本征半导体的激发与复合,还有N,P 型半导体呢,

什么是本征半导体的激发与复合,还有N,P 型半导体呢,,第1张

首先要说明的是半导体的能带分为三个区域,导带,禁带,价带。导带中的电子和价带中的空穴是能够参与导电的载流子。激发过程就是价带中的电子在接受能量后跃迁过禁带到到达导带的过程,由于电子离开价带留下一个空位,因此激发过程会在价带留下一个空穴。而复合过程正好相反,是导带中的电子回到价带填补原来的空位的过程,该过程释放能量。

N,P型半导体则是半导体掺杂之后在禁带中形成了杂质能级,杂质能级距离价带或者导带小于禁带宽度,因此杂质的激发过程更容易发生,从而使半导体价带中的空穴或导带中的电子变多。掺入能够使导带中电子变多的杂质的半导体为N型半导体,使价带中空穴变多的半导体就是p型半导体。

有效复合中心是促进载流子复合,对非平衡载流子寿命的长短起决定性作用的杂质和缺陷。确定是复合中心:看能否对非平衡载流子寿命的长短起决定性作用。

复合中心还有产生作用。产生作用是复合作用的逆过程,即价带中的电子先激发到复合中心上,再由复合中心激发到导带,同时在价带中留下空穴。

扩展资料

杂质和缺陷可以在禁带中引入局部化的能级,这些能级,特别是离导带底和价带顶较深的能级,就好象台阶一样,对电子和空穴的复合起到中间站的作用,它们可以促进电子、空穴的复合,这些能促进复合过程的杂质和缺陷称为复合中心,它们的能级称为复合中心能级。间接复合是指通过复合中心的复合。

只有当复合中心的复合作用很弱时,寿命才是由直接复合决定的。直接复合所决定的寿命是材料所能具有的最高寿命值。因为一般的实际材料都含有杂质和缺陷,所以寿命都远小于直接复合所决定的值。

电子、空穴的复合可以分为两步走:导带电子落入复合中心能级,电子再由复合中心能级落入价带与空穴相复合,复合中心又恢复了原状态,又可以再去完成下一次的复合过程。当然还存在着上述两个过程的逆过程,所以间接复合仍然是一个统计性。

一、半导体基本概念

1、半导体及其导电性能

根据物体的导电能力的不同,电工材料可分为三类:导体、半导体和绝缘体。

半导体可以定义为导电性能介于导体和绝缘体之间的电工材料,半导体的电阻率为10-3~10-9 cm。典型的半导体有硅Si和锗Ge以及砷化镓GaAs等。

半导体的导电能力在不同的条件下有很大的差别:当受外界热和光的作用时,它的导电能力明显变化;往纯净的半导体中掺入某些特定的杂质元素时,会使它的导电能力具有可控性,这些特殊的性质决定了半导体可以制成各种器件。 2、本征半导体的结构及其导电性能

本征半导体是纯净的、没有结构缺陷的半导体单晶。制造半导体器件的半导体材料的纯度要达到99.9999999%,常称为“九个9”,它在物理结构上为共价键、呈单晶体形态。在热力学温度零度和没有外界激发时,本征半导体不导电。 3、半导体的本征激发与复合现象

当导体处于热力学温度0 K时,导体中没有自由电子。当温度升高或受到光的照射时,价电子能量增高,有的价电子可以挣脱原子核的束缚而参与导电,成为自由电子。这一现象称为本征激发(也称热激发)。因热激发而出现的自由电子和空穴是同时成对出现的,称为电子空穴对。

游离的部分自由电子也可能回到空穴中去,称为复合。 在一定温度下本征激发和复合会达到动态平衡,此时,载流子浓度一定,且自由电子数和空穴数相等。 4、半导体的导电机理

自由电子的定向运动形成了电子电流,空穴的定向运动也可形成空穴电流,因此,在半导体中有自由电子和空穴两种承载电流的粒子(即载流子),这是半导体的特殊性质。空穴导电的实质是:相邻原子中的价电子(共价键中的束缚电子)依次填补空穴而形成电流。由于电子带负电,而电子的运动与空穴的运动方向相反,因此认为空穴带正电。

5、杂质半导体

掺入杂质的本征半导体称为杂质半导体。杂质半导体是半导体器件的基本材料。在本征半导体中掺入五价元素(如磷),就形成N型(电子型)半导体;掺入三价元素(如硼、镓、铟等)就形成P型(空穴型)半导体。杂质半导体的导电性能与其掺杂浓度和温度有关,掺杂浓度越大、温度越高,其导电能力越强。

在N型半导体中,电子是多数载流子,空穴是少数载流子。

多子(自由电子)的数量=正离子数+少子(空穴)的

数量

在P型半导体中,空穴是多数载流子,电子是少数载流子。

多子(空穴)的数量=负离子数+少子(自由电子)的

数量


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