半導(dǎo)體中的雜質(zhì)能級

第1頁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償?shù)陌雽?dǎo)體材料的區(qū)別是什么？(2006)1深能級雜質(zhì)和淺能級雜質(zhì)概念（西交大）1以硅為例，舉例說明摻入淺能級和深能級雜質(zhì)的目的和作用？（西電）

第2頁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1）施主雜質(zhì)施主摻雜又稱為N型摻雜能夠向晶體提供電子同時自身成為帶正電的離子的雜質(zhì)，一般為五價的磷（P）或砷（As）原子

第3頁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2）施主能級由于施主雜質(zhì)的摻入而在半導(dǎo)體帶隙中新引入的電子能級P原子周圍多余的電子由于受正離子的吸引，能量較導(dǎo)帶電子能量要低，同時，吸引作用比共價鍵結(jié)合要弱，因此能量較價帶電子要高，因此，施主能級位于帶隙中

第4頁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3）施主的電離和電離能電離：施主向?qū)п尫烹娮拥倪^程。未電離前，施主能級是被電子占據(jù)的電離所需要的最小能量稱為電離能，通常為導(dǎo)帶底與施主能級之差

第5頁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4）施主的特征施主未電離前，施主能級是被電子占據(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1）受主雜質(zhì)受主雜質(zhì)摻雜又稱為P型摻雜能夠為晶體提供電子空位（空穴），同時自身成為帶負電的離子的雜質(zhì)，一般為三價的硼（B）原子

第7頁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2）受主能級由于受主雜質(zhì)摻入而在半導(dǎo)體帶隙中新引入的電子能級，該能級未占據(jù)電子，是空的，容易從價帶獲得電子B原子多出的電子空位很容易接受價帶電子，形成較強的共價鍵，因此較導(dǎo)帶更接近價帶

第8頁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3）受主電離和電離能受主能級從價帶接受電子的過程稱為受主的電離，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，為價帶頂與受主能級之差

第9頁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4）受主雜質(zhì)的特點受主未電離前，受主雜質(zhì)保持電中性，受主能級未被電子占據(jù)；電離后，從價帶接受電子，受主能級被電子占據(jù)，受主雜質(zhì)帶負電。

第10頁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，受主得到電子帶負電2）雜質(zhì)能級的電子占據(jù)未電離：施主能級滿，受主能級空電離后：施主能級空，受主能級滿3）對載流子數(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.淺能級雜質(zhì)與深能級雜質(zhì)半導(dǎo)體中摻入雜質(zhì)后會在禁帶中引入新的能級，如果摻入的雜質(zhì)的電離能很小，則稱該雜質(zhì)為淺能級雜質(zhì)，雜質(zhì)的電離能很大，則稱為深能級雜質(zhì)ED1ED2EA2EA1

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

第13頁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)的補償作用

第14頁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)的補償作用1）施主濃度遠遠大于受主濃度時，半導(dǎo)體呈N型2）受主濃度遠遠大于施主濃度時，半導(dǎo)體呈P型3）半導(dǎo)體中同時存在施主和受主雜質(zhì)時，補償作用首先起作用4）利用半導(dǎo)體雜質(zhì)的補償作用，可以改變半導(dǎo)體的導(dǎo)電類型

第15頁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)