半導(dǎo)體中的雜質(zhì)和缺陷(1)(編輯修改稿)
2025-06-17 20:52 本頁面
【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 約為~， 在鍺中約為 eV。 受主雜質(zhì) 、 受主能級(jí) 2 受主雜質(zhì) 、 受主能級(jí) 3 Ⅲ 族元素雜質(zhì)在硅、鍺中能接受電子而產(chǎn)生 導(dǎo)電空穴 ，并形成 負(fù)電中心 。稱為 受主雜質(zhì)或 p型雜質(zhì) 。 受主雜質(zhì) /P型雜質(zhì) 空穴掙脫受主雜質(zhì)束縛的過程稱為 受主電離 。 受主雜質(zhì)未電離時(shí)是中性的，稱為 束縛態(tài) 或 中性態(tài) 。 空穴型半導(dǎo)體 /P型半導(dǎo)體 純凈半導(dǎo)體中摻入受主雜質(zhì)后，受主雜質(zhì)電離，使價(jià)帶中的導(dǎo)電空穴增多（空穴密度大于電子密度），增強(qiáng)了半導(dǎo)體的導(dǎo)電能力，成為主要依靠空穴導(dǎo)電的半導(dǎo)體材料。 受主能級(jí) 用離價(jià)帶頂 EV為 ΔEA處的 短線段 表示 ， 受主能級(jí)上的小圓圈表示被受主雜質(zhì)束縛的空穴 。 箭頭 表示被束縛空穴得到電離能后從受主能級(jí)躍遷到價(jià)帶成為導(dǎo)電空穴 （ 即價(jià)帶頂電子躍遷到受主能級(jí)上填充空位 ） 的 電離過程 。 價(jià)帶中的小圓圈表示進(jìn)入價(jià)帶中的空穴 ， Θ表示受主雜質(zhì)電離后帶負(fù)電 ， 成為不可移動(dòng)的 負(fù)點(diǎn)中心 。 空穴得到能量 ΔEA后 ，就從受主束縛態(tài)躍遷到價(jià)帶成為導(dǎo)電空穴 ， 被受主雜質(zhì)束縛時(shí)的空穴的能量比價(jià)帶頂 E V低ΔEA， 稱 受主能級(jí) ， 用EA表示 。 由于 ΔEA遠(yuǎn)小于禁帶寬度 Eg， 所以 受主能級(jí)位于價(jià)帶頂很近的禁帶中 。 受主雜質(zhì)相對(duì)較少 ， 雜質(zhì)原子間相互作用可忽略 ， 所以 受主能級(jí) 可看作是 一些具有相同能量的孤立能級(jí) 受主雜質(zhì) 、 受主能級(jí) 4 綜上所述 Ⅲ 族元素 Ⅴ 族元素 摻入半導(dǎo)體， 分別成為 受主雜質(zhì) 施主雜質(zhì) 在禁帶中引入了 新的能級(jí)，分別為 施主能級(jí)：比導(dǎo)帶底低 ΔED 受主能級(jí)：比價(jià)帶頂高 ΔEA 常溫下，雜質(zhì)都 處于離化態(tài) 施主雜質(zhì)向?qū)峁╇娮佣蔀檎娭行? 受主雜質(zhì)向價(jià)帶提供空穴而成為負(fù)電中心 分別 形成 N型半導(dǎo)體 P型半導(dǎo)體 關(guān)于能帶圖 電子能量，從下往上為升高的方向； 空穴能量，從上往下為升高的方向； 電子和空穴可以看作是兩種所帶電荷性質(zhì)相反，電荷數(shù)量相同，質(zhì)量相當(dāng)?shù)牧Ｗ樱? 施放電子的過程可以看作俘獲空穴的過程； 施放空穴的過程也可以看作俘獲電子的過程。 淺能級(jí) 很靠近導(dǎo)帶底的施主能級(jí)、很靠近價(jià)帶頂?shù)氖苤髂芗?jí) ? ?*42 220()24nrmqUrn? ? ???電 勢(shì) 能? ?402 220(1)24nmqEn??? ? ???（ 1） 氫原子基態(tài)電子的電離能 量子力學(xué)的數(shù)學(xué)推導(dǎo)表明，氫原子電子的能量滿足： 4001 220( 2 )8 mqE E E h??? ? ? ???故基態(tài)電子的電離能： （ 2） 用類氫原子模型估算淺能級(jí)雜質(zhì)的電離能 淺能級(jí)雜質(zhì) = 雜質(zhì)離子 + 束縛電子（空穴） 正、負(fù)電荷所處介質(zhì)： 0 r? ? ?? 淺能級(jí)雜質(zhì)電離的簡(jiǎn)單計(jì)算 1 估算結(jié)果與實(shí)際測(cè)量值有相同數(shù)量級(jí) ? Ge： △ ED ～ eV ? Si: △ ED ～ eV * 4 *02 2 2 200( 3 )8nnDrrm q m EEhm? ? ?? ? ? ? ???施 主 電 離
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