本征半导体

本征半导体,第1张

本征半导体如下:

本征半导体(intrinsic semiconductor))是完全不含杂质且无晶格缺陷的纯净半导体称为本征半导体。但实际半导体不能绝对的纯净,此类半导体称为杂质半导体。

本征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。更通俗地讲,完全纯净的、不含杂质的半导体称为本征半导体或I型半导体。主要常见代表有硅、锗这两种元素的单晶体结构。

本征导电。

在绝对零度温度下,半导体的价带(valence band)是满带(见能带理论),受到光电注入或热激发后,价带中的部分电子会越过禁带(forbidden band/band gap)进入能量较高的空带,空带中存在电子后成为导带(conduction band),价带中缺少一个电子后形成一个带正电的空位,称为空穴(hole)。

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(free carrier),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。

可以。半导体可以根据掺杂剂的种类进行分类。完全不含任何杂质且无晶格缺陷的纯净半导体称为本征半导体(intrinsic semiconductor);而根据掺杂元素的不同我们可以分为n型或p型半导体。

硅元素和锗元素位于第四主族,最外层有4个电子,结构稳定,是理想的半导体材料。我们把最外层具有5个电子的第五主族元素,如磷(P)、砷(As)或锑(Sb)作为杂质掺杂到硅中,即可制成n型半导体。第五主族元素中的5个电子的其中4个和硅结合,剩余的一个即可自由移动成为自由电子,而这个电子就是n型半导体的载流子,如图所示。

掺杂形成n型半导体

同理,把最外层具有3个电子的第三主族元素,如硼(B)、镓(Ga)或铟(In)作为杂质掺杂到硅中,即可制成p型半导体。第三主族元素的3个电子和硅的3个电子结合,其中一个价电子将不足以使硅和硼键合,从而产生了缺少电子的空穴,这个空穴就是p型半导体的载流子,如图所示。

掺杂形成p型半导体

其中 “n” 代表负电,取自英文negative的首字母。 “p” 表示正电的意思,取自英文positive的首字母。

本征半导体(intrinsic semiconductor))

完全不含杂质且无晶格缺陷的纯净半导体称为本征半导体。实际半导体不能绝对地纯净,本征半导体一般是指导电主要由材料的本征激发决定的纯净半导体。更通俗地讲,完全纯净的半导体称为本征半导体或I型半导体。硅和锗都是四价元素,其原子核最外层有四个价电子。它们都是由同一种原子构成的“单晶体”,属于本征半导体。


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