半導(dǎo)體中的雜質(zhì)能級(jí)

第1頁(yè)2010年11月16日星期二3、高阻的本征半導(dǎo)體材料和高阻的高度補(bǔ)償?shù)陌雽?dǎo)體材料的區(qū)別是什么？(2006)1深能級(jí)雜質(zhì)和淺能級(jí)雜質(zhì)概念（西交大）1以硅為例，舉例說(shuō)明摻入淺能級(jí)和深能級(jí)雜質(zhì)的目的和作用？（西電）

第2頁(yè)2010年11月16日星期二§2.1半導(dǎo)體的雜質(zhì)和摻雜1.施主雜質(zhì)和施主能級(jí)1）施主雜質(zhì)施主摻雜又稱(chēng)為N型摻雜能夠向晶體提供電子同時(shí)自身成為帶正電的離子的雜質(zhì)，一般為五價(jià)的磷（P）或砷（As）原子

第3頁(yè)2010年11月16日星期二§2.1半導(dǎo)體的雜質(zhì)和摻雜1.施主雜質(zhì)和施主能級(jí)2）施主能級(jí)由于施主雜質(zhì)的摻入而在半導(dǎo)體帶隙中新引入的電子能級(jí)P原子周?chē)嘤嗟碾娮佑捎谑苷x子的吸引，能量較導(dǎo)帶電子能量要低，同時(shí)，吸引作用比共價(jià)鍵結(jié)合要弱，因此能量較價(jià)帶電子要高，因此，施主能級(jí)位于帶隙中

第4頁(yè)2010年11月16日星期二§2.1半導(dǎo)體的雜質(zhì)和摻雜1.施主雜質(zhì)和施主能級(jí)3）施主的電離和電離能電離：施主向?qū)п尫烹娮拥倪^(guò)程。未電離前，施主能級(jí)是被電子占據(jù)的電離所需要的最小能量稱(chēng)為電離能，通常為導(dǎo)帶底與施主能級(jí)之差

第5頁(yè)2010年11月16日星期二§2.1半導(dǎo)體的雜質(zhì)和摻雜1.施主雜質(zhì)和施主能級(jí)4）施主的特征施主未電離前，施主能級(jí)是被電子占據(jù)并保持電中性，電離后向?qū)п尫烹娮硬д?/p>

第6頁(yè)2010年11月16日星期二§2.1半導(dǎo)體的雜質(zhì)和摻雜2.受主雜質(zhì)和受主能級(jí)1）受主雜質(zhì)受主雜質(zhì)摻雜又稱(chēng)為P型摻雜能夠?yàn)榫w提供電子空位（空穴），同時(shí)自身成為帶負(fù)電的離子的雜質(zhì)，一般為三價(jià)的硼（B）原子

第7頁(yè)2010年11月16日星期二§2.1半導(dǎo)體的雜質(zhì)和摻雜2.受主雜質(zhì)和受主能級(jí)2）受主能級(jí)由于受主雜質(zhì)摻入而在半導(dǎo)體帶隙中新引入的電子能級(jí)，該能級(jí)未占據(jù)電子，是空的，容易從價(jià)帶獲得電子B原子多出的電子空位很容易接受價(jià)帶電子，形成較強(qiáng)的共價(jià)鍵，因此較導(dǎo)帶更接近價(jià)帶

第8頁(yè)2010年11月16日星期二§2.1半導(dǎo)體的雜質(zhì)和摻雜2.受主雜質(zhì)和受主能級(jí)3）受主電離和電離能受主能級(jí)從價(jià)帶接受電子的過(guò)程稱(chēng)為受主的電離，未電離前，未被電子占據(jù)電離所需要的最小能量即為受主電離能，為價(jià)帶頂與受主能級(jí)之差

第9頁(yè)2010年11月16日星期二§2.1半導(dǎo)體的雜質(zhì)和摻雜2.受主雜質(zhì)和受主能級(jí)4）受主雜質(zhì)的特點(diǎn)受主未電離前，受主雜質(zhì)保持電中性，受主能級(jí)未被電子占據(jù)；電離后，從價(jià)帶接受電子，受主能級(jí)被電子占據(jù)，受主雜質(zhì)帶負(fù)電。

第10頁(yè)2010年11月16日星期二§2.1半導(dǎo)體的雜質(zhì)和摻雜3.施主雜質(zhì)與受主雜質(zhì)之比較1）雜質(zhì)的帶電性未電離：均為電中性電離后：施主失去電子帶正電，受主得到電子帶負(fù)電2）雜質(zhì)能級(jí)的電子占據(jù)未電離：施主能級(jí)滿(mǎn)，受主能級(jí)空電離后：施主能級(jí)空，受主能級(jí)滿(mǎn)3）對(duì)載流子數(shù)的影響摻入施主后：電子數(shù)大于空穴數(shù)摻入受主后：電子數(shù)小于空穴數(shù)

第11頁(yè)2010年11月16日星期二§2.1半導(dǎo)體的雜質(zhì)和摻雜4.淺能級(jí)雜質(zhì)與深能級(jí)雜質(zhì)半導(dǎo)體中摻入雜質(zhì)后會(huì)在禁帶中引入新的能級(jí)，如果摻入的雜質(zhì)的電離能很小，則稱(chēng)該雜質(zhì)為淺能級(jí)雜質(zhì)，雜質(zhì)的電離能很大，則稱(chēng)為深能級(jí)雜質(zhì)ED1ED2EA2EA1

第12頁(yè)2010年11月16日星期二§2.1半導(dǎo)體的雜質(zhì)和摻雜4.淺能級(jí)雜質(zhì)與深能級(jí)雜質(zhì)淺能級(jí)施主能級(jí)靠近導(dǎo)帶，淺能級(jí)受主靠近價(jià)帶；深能級(jí)施主能級(jí)則往往位于禁帶下部分，深能級(jí)受主能級(jí)位于禁帶上半部分多重能級(jí)特性：一些深能級(jí)雜質(zhì)會(huì)產(chǎn)生多次電離，從而產(chǎn)生多重能級(jí)，但一次電離能總是小于二次電離能

第13頁(yè)2010年11月16日星期二§2.1半導(dǎo)體的雜質(zhì)和摻雜5.雜質(zhì)的補(bǔ)償作用

第14頁(yè)2010年11月16日星期二§2.1半導(dǎo)體的雜質(zhì)和摻雜5.雜質(zhì)的補(bǔ)償作用1）施主濃度遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于受主濃度時(shí)，半導(dǎo)體呈N型2）受主濃度遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于施主濃度時(shí)，半導(dǎo)體呈P型3）半導(dǎo)體中同時(shí)存在施主和受主雜質(zhì)時(shí)，補(bǔ)償作用首先起作用4）利用半導(dǎo)體雜質(zhì)的補(bǔ)償作用，可以改變半導(dǎo)體的導(dǎo)電類(lèi)型

第15頁(yè)2010年11月16日星期二§2.1半導(dǎo)體的雜質(zhì)和摻雜6.Au在Si中的摻雜作用1）Au元素雜質(zhì)