在本征半导体中加入什么元素可形成n型半导体

在本征半导体中加入什么元素可形成n型半导体,第1张

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。

在半导体材料硅或锗晶体中掺入三价元素杂质可构成缺壳粒的P型半导体,掺入五价元素杂质可构成多余壳粒的N形半导体。 ( 两种半导体接触在一起的点或面构成PN结,在接触点或面上N型半导体多余壳粒趋向P型半导体,并形成阻挡层或接触电位差。当P型接正极,N型接负极,N型半导体多余壳粒和PN结上壳粒易往正移动,且阻挡层变薄接触电位差变小,即电阻变小,可形成较大电流;反之当P型接负极,N型接正极,因为P半导体缺壳粒,热运动也难分离出壳粒往正极运动,且阻挡层变厚接触电位差变大,电阻变大,形成较小电流,即具有单向通过电流属性。 )

多子与少子是相对概念。

如:在N型半导体中自由电子是多数载流子,简称为“多子”;空穴为小数载流子,称为“少子”。而在P型中则相反。

----考试的话,答概念就可以了,具体的作用过程你就不用记了。

不带电。n型半导体是指在本征半导体中加入五价元素,每一个五价元素原子与四个四价半导体元素原子形成四对共用电子对(每一对电子对由半导体元素原子与该五价元素原子各提供一个电子),这样五价元素原子因四对八个共用电子而达到最外层电子稳定,于是多出来的一个电子(因为形成共用电子对时五价元素原子只贡献了4个电子)就成为自由电子,这就是n型半导体的多数载流子。但是尽管如此,n型半导体还是不带电。因为加入五价元素后所有原子的质子数与所有原子的电子数仍然相等,在加入五价元素后,在载流子的形成过程中不存在系统对外电子的失去或得到。因此整个系统还是静电平衡,因此,不带电。半导体一般分为本征半导体和杂质半导体。杂质半导体根据掺入元素价态的不同又分为n型半导体(掺入五价元素)与p型半导体(掺入三价元素)。本征半导体导电性能很差,其中电子和空穴都参与导电,而电子和空穴都是热激发形成的。因此本征半导体的导电性具有温度敏感性。杂质半导体导电性能要好于本征半导体。同时杂质半导体主要是多子(多数载流子)导电。这是因为五价或三价元素掺入的过程使多子数量远多于少子数量。其中n型半导体多子为自由电子,p型半导体多子为空穴。因为杂质半导体多子数量主要和掺入杂质数量有关,因此其多子几乎不受温度影响。但其导电性对温度也比较敏感,这是因为质半导体中的少子还是受热激发产生的,因此也受温度影响。


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