§4.1本征半導(dǎo)體與雜質(zhì)半導(dǎo)體

載流子——激發(fā)到導(dǎo)帶中的電子和價(jià)帶中的空穴一、本征半導(dǎo)體理想的半導(dǎo)體材料—沒(méi)有雜質(zhì)、沒(méi)有缺陷、嚴(yán)格周期排列n=p問(wèn)題：n=p是否就一定是本征半導(dǎo)體？No——對(duì)純的半導(dǎo)體材料摻入適當(dāng)?shù)碾s質(zhì)，可以提供載流子——除了與能帶對(duì)應(yīng)的電子共有化狀態(tài)以外，還有一些電子被雜質(zhì)或者缺陷原子所束縛二、雜質(zhì)半導(dǎo)體室溫硅的本征載流子濃度約為1.5×l016米-3。如果磷含量為百萬(wàn)分之一，即磷原子濃度約為1022米-3數(shù)量級(jí)，由于室溫大約每個(gè)磷原子均可提供一個(gè)導(dǎo)帶電子，摻雜使載流子濃度增加近十萬(wàn)倍。實(shí)際的半導(dǎo)體——束縛電子具有確定的能級(jí)，雜質(zhì)能級(jí)位于帶隙中接近導(dǎo)帶的位置——一般溫度下，可將雜質(zhì)束縛的電子激發(fā)到導(dǎo)帶中——對(duì)半導(dǎo)體的導(dǎo)電性能產(chǎn)生大的影響一個(gè)IV族元素Ge（4價(jià)）被一個(gè)V族元素As（5價(jià)）取代As原子和近鄰的4個(gè)Ge原子形成共價(jià)鍵后尚剩余一個(gè)電子共價(jià)鍵是一種很強(qiáng)的化學(xué)鍵，束縛在共價(jià)鍵上的電子能量很低——價(jià)帶中的電子多余一個(gè)電子受到As+靜電束縛作用相當(dāng)微弱——位于帶隙之中，且非常接近導(dǎo)帶底吸收很小的能量，從帶隙躍遷到導(dǎo)帶中——電子載流子

——B原子和近鄰的4個(gè)Si原子形成共價(jià)鍵尚缺一個(gè)電子在價(jià)帶中形成一個(gè)空穴——B原子成為負(fù)離子空穴的能量位于帶隙之中，且非常接近價(jià)帶頂附近Si原子價(jià)鍵上的電子不需要增加多少能量便可以容易地來(lái)填補(bǔ)B原子周圍價(jià)鍵的空缺

一個(gè)IV族元素Si（4價(jià)）被一個(gè)III族元素B（3價(jià)）所取代一個(gè)IV族元素Si（4價(jià)）被一個(gè)III族元素B（3價(jià)）所取代1.施主和受主

——摻雜元素對(duì)導(dǎo)電不同影響，雜質(zhì)態(tài)可分為兩種類型

1)施主雜質(zhì)在帶隙中提供帶有電子的能級(jí)，能級(jí)略低于導(dǎo)帶底的能量，和價(jià)帶中的電子相比較，很容易激發(fā)到導(dǎo)帶中——電子載流子主要含有施主雜質(zhì)的半導(dǎo)體，依靠施主熱激發(fā)到導(dǎo)帶的電子導(dǎo)電

——N型半導(dǎo)體2)受主——雜質(zhì)提供帶隙中空的能級(jí)，電子由價(jià)帶激發(fā)到受主能級(jí)要比激發(fā)到導(dǎo)帶容易的多——主要含有受主雜質(zhì)的半導(dǎo)體，因價(jià)帶中的一些電子被激發(fā)到施主能級(jí)，而在價(jià)帶中產(chǎn)生許多空穴，主要依靠這些空穴導(dǎo)電——P型半導(dǎo)體

P型半導(dǎo)體

——在IV族(Si，Ge)化合物中摻入III族元素(Al，Ga，In)——在III－V族化合物中摻入II族元素取代III族元素——特點(diǎn)半導(dǎo)體材料中形成空穴雜質(zhì)能級(jí)定義：由于實(shí)際的半導(dǎo)體中含有雜質(zhì)，而這些雜質(zhì)在禁帶中形成的能級(jí)，稱為雜質(zhì)能級(jí)每個(gè)施主雜質(zhì)引進(jìn)的雜質(zhì)能級(jí)稱為施主能級(jí)每個(gè)受主雜質(zhì)引進(jìn)的雜質(zhì)能級(jí)稱為受主能級(jí)施主電離能：受主電離能深能級(jí)雜質(zhì)和淺能級(jí)雜質(zhì)深能級(jí)雜質(zhì)：雜質(zhì)能級(jí)靠近禁帶中心淺能級(jí)雜質(zhì)：雜質(zhì)能級(jí)靠近導(dǎo)帶底或價(jià)帶頂

深能級(jí)雜質(zhì)和缺陷的作用1)可以成為有效復(fù)合中心