影响半导体禁带宽度的因素有哪些?分别是怎么影响的?

影响半导体禁带宽度的因素有哪些?分别是怎么影响的?,第1张

我来回答一下,本人某电微电子科学与工程专业,有表述不当之处,望批评指正。影响半导体禁带宽度的因素主要有两种:温度与掺杂浓度。(以si、Ge、GaAs半导体为主)1、半导体禁带宽度具有负温度系数: 从原子到晶体,经过价键杂化(即:sp3杂化),一条原子能级一般对应多个能带。当温度升高时,晶体的原子间距增大,能带宽度虽然变窄,但禁带宽度却是减小的。(这里解释一下,虽然原子间距增大了,并且能带宽度变窄了,但是此时有多条能带,相对来说,禁带宽度是变小的);2、掺杂浓度升高时,由于杂质能级的出现,可能导致禁带宽度变窄:其实这一点从本质来解释是不太好理解的,我这里举个例子,再给出我个人的一些理解,希望可以帮助你理解这一点。例:在BJT中,发射区高掺杂会导致禁带宽度变窄。我个人理解是,有了杂质能级的加入,导电性增强,就像把禁带宽度一分为二,原先的阻碍减少了一部分,相当于禁带宽度变窄了。(纯属个人理解)

半导体的光电导是指光照射半导体使电导增大的现象。本征半导体的电导能力(电导率)很小,经光照射后半导体内部产生光生载流子(电子或空穴),使其导电能力加大。光照射前后半导体电导的改变与光的波长、强度以及半导体中杂质缺陷态的能级位置密切相关。光电导应用于研究半导体中的杂质缺陷态,如施主、受主、缺陷、深能级杂质等在禁带中的能级位置(见半导体物理学),它的灵敏度比通常的光吸收实验高许多,电导率正比于载流子浓度及其迁移率的乘积。因此凡是能激发出载流子的入射光都能产生光电导。入射光可以使电子从价带激发到导带,因而同时增加电子和空穴的浓度;也可以使电子跃迁发生在杂质能级与某一能带之间,因而只增加电子浓度或只增加空穴浓度。前一过程引起的光电导称为本征光电导,后一过程引起的光电导称为杂质光电导。不管哪一种光电导,入射光的光子能量都必须等于或大于与该激发过程相应的能隙 ΔE(禁带宽度或杂质能级到某一能带限的距离),也就是光电导有一个最大的响应波长,称为光电导的长波限λ。http://ic.big-bit.com/

从本质上来说,造成半导体器件热不稳定的重要因素主要有两个:

(1)半导体禁带宽度与温度有关(一般,随着温度的升高而减小);

(2)载流子浓度与温度有关,特别是少数载流子浓度与温度有很大的关系——将随着温度的升高而指数式增大。载流子浓度与温度的关系决定于杂质电离和本征激发两种过程。


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