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半导体为什么要掺杂
时间:2024-11-16    发布人:admin    点击数:0

纯正的半导体是靠本征激发来产生载流子导电的,但是仅仅依靠本证激发的话产生的载流子数量很少,而且容易受到外间因素如温度等的影响。


通过掺杂不同类型的杂质,可以使半导体呈现出不同的导电类型。例如,掺入五价元素(如磷、砷等)可以形成 N 型半导体,在这种半导体中,电子是多数载流子,主要由杂质原子提供额外的电子来增加导电能力。掺入三价元素(如硼、镓等)则形成 P 型半导体,空穴为多数载流子,杂质原子接受电子产生空穴来增强导电性能。

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掺杂浓度可以精确控制半导体的导电能力。增加掺杂浓度,无论是 N 型还是 P 型半导体,其多数载流子的数量都会相应增加,从而提高电导率。这使得半导体在不同的电子器件应用中能够满足特定的导电要求。


掺杂物依照其带给被掺杂材料的电荷正负被区分为施主(donor)与受主(acceptor)。施主原子带来的价电子(valence electrons)大多会与被掺杂的材料原子产生共价键,进而被束缚。而没有和被掺杂材料原子产生共价键的电子则会被施主原子微弱地束缚住,这个电子又称为施主电子。

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掺杂可以改变半导体的能带结构。例如,在某些半导体材料中,适量的掺杂可以引入杂质能级,这些杂质能级可以影响电子和空穴的跃迁过程,从而改变半导体的光学和电学性质。例如,在发光二极管(LED)中,通过掺杂特定的杂质可以调整半导体的能带结构,使其发出特定波长的光。

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掺杂还可以改善半导体的物理和化学稳定性。一些杂质元素可以与半导体中的缺陷结合,减少缺陷对器件性能的影响。同时,掺杂可以提高半导体的抗氧化、抗腐蚀能力,增强器件在不同环境条件下的可靠性。

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