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  • 1 # 使用者7878186475180

    沒有半導體你就提不了這個問了

    在半導體中雜質半導體中的雜質對電阻率的影響非常大。半導體中摻入微量雜質時,雜質原子附近的週期勢場受到干擾並形成附加的束縛狀態,在禁帶中產加的雜質能級。例如四價元素鍺或矽晶體中摻入五價元素磷、砷、銻等雜質原子時,雜質原子作為晶格的一分子,其五個價電子中有四個與周圍的鍺(或矽)原子形成共價結合,多餘的一個電子被束縛於雜質原子附近,產生類氫能級。

    雜質能級位於禁帶上方靠近導帶底附近。雜質能級上的電子很易激發到導帶成為電子載流子。這種能提供電子載流子的雜質稱為施主,相應能級稱為施主能級。施主能級上的電子躍遷到導帶所需能量比從價帶激發到導帶所需能量小得多(圖2)。在鍺或矽晶體中摻入微量三價元素硼、鋁、鎵等雜質原子時,雜質原子與周圍四個鍺(或矽)原子形成共價結合時尚缺少一個電子,因而存在一個空位,與此空位相應的能量狀態就是雜質能級,通常位於禁帶下方靠近價帶處。

    價帶中的電子很易激發到雜質能級上填補這個空位,使雜質原子成為負離子。價帶中由於缺少一個電子而形成一個空穴載流子(圖3)。這種能提供空穴的雜質稱為受主雜質。存在受主雜質時,在價帶中形成一個空穴載流子所需能量比本徵半導體情形要小得多。半導體摻雜後其電阻率大大下降。

    加熱或光照產生的熱激發或光激發都會使自由載流子數增加而導致電阻率減小,半導體熱敏電阻和光敏電阻就是根據此原理製成的。對摻入施主雜質的半導體,導電載流子主要是導帶中的電子,屬電子型導電,稱N型半導體。摻入受主雜質的半導體屬空穴型導電,稱P型半導體。

    半導體在任何溫度下都能產生電子-空穴對,故N型半導體中可存在少量導電空穴,P型半導體中可存在少量導電電子,它們均稱為少數載流子。在半導體器件的各種效應中,少數載流子常扮演重要角色

    PN接面P型半導體與N型半導體相互接觸時,其交界區域稱為PN接面。

    P區中的自由空穴和N區中的自由電子要向對方區域擴散,造成正負電荷在PN接面兩側的積累,形成電偶極層(圖4)。電偶極層中的電場方向正好阻止擴散的進行。當由於載流子數密度不等引起的擴散作用與電偶層中電場的作用達到平衡時,P區和N區之間形成一定的電勢差,稱為接觸電勢差。

    由於P區中的空穴向N區擴散後與N區中的電子複合,而N區中的電子向P區擴散後與P區中的空穴複合,這使電偶極層中自由載流子數減少而形成高阻層,故電偶極層也叫阻擋層,阻擋層的電阻值往往是組成PN接面的半導體的原有阻值的幾十倍乃至幾百倍。

    PN接面具有單向導電性,半導體整流管就是利用PN接面的這一特性製成的。

    PN接面的另一重要性質是受到光照後能產生電動勢,稱光生伏打效應,可利用來製造光電池。半導體三極體、可控矽、PN接面光敏器件和發光二極體等半導體器件均利用了PN接面的特性。

    基於PN接面,就有了電晶體,才有了積體電路,電子產品中的各種晶片都是積體電路。

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