电导率与杂质浓度的关系解析

什么是杂质半导体？

杂质半导体顾名思义就是含有杂质的半导体。半导体中的杂质对电导率的影响非常大，本征半导体经过掺杂就形成杂质半导体。杂质半导体一般可分为N型半导体和P型半导体。半导体中掺人微量杂质时，杂质原子附近的周期势场受到干扰并形成附加的束缚状态，在禁带中产生附加的杂质能级。 能提供电子载流子的杂质称为施主杂质，相应能级称为施主能级，位于禁带上方靠近导带底附近。例如，四价元素锗或硅晶体中掺人五价元素磷、砷、锑等杂质原子时，杂质原子作为晶格的一分子，其五个价电子中有四个与周围的锗（或硅）原子形成共价键，多余的一个电子被束缚于杂质原子附近，产生类氢浅能级——施主能级。 施主能级上的电子跃迁到导带所需能量比...全部

  杂质半导体顾名思义就是含有杂质的半导体。半导体中的杂质对电导率的影响非常大，本征半导体经过掺杂就形成杂质半导体。杂质半导体一般可分为N型半导体和P型半导体。半导体中掺人微量杂质时，杂质原子附近的周期势场受到干扰并形成附加的束缚状态，在禁带中产生附加的杂质能级。
  能提供电子载流子的杂质称为施主杂质，相应能级称为施主能级，位于禁带上方靠近导带底附近。例如，四价元素锗或硅晶体中掺人五价元素磷、砷、锑等杂质原子时，杂质原子作为晶格的一分子，其五个价电子中有四个与周围的锗（或硅）原子形成共价键，多余的一个电子被束缚于杂质原子附近，产生类氢浅能级——施主能级。
  施主能级上的电子跃迁到导带所需能量比从价带激发到导带所需能量小得多，很容易激发到导带成为电子载流子，因此对于掺人施主杂质的半导体，导电载流子主要是被激发到导带中的电子，属于电子导电型。半导体中多数载流子为电子的半导体称为N型半导体。
  由于半导体中总是存在本征激发的电子-空穴对，所以在N型半导体中电子是多数载流子，空穴是少数载流子。相应的能提供空穴载流子的杂质称为受主杂质，相应能级称为受主能级，位于禁带下方靠近价带顶附近。例如，在锗或硅晶体中掺人微量三价元素硼、铝、镓等杂质原子时，杂质原子与周围四个锗（或硅）原子形成共价结合时尚缺少一个电子，因而存在一个空位，与此空位相应的能量状态就是受主能级。
  由于受主能级靠近价带顶，价带中的电子很容易激发到受主能级上填补这个空位，使受主杂质原子成为负电中心。同时价带中由于电离出一个电子而留下一个空位，形成自由的空穴载流子，这一过程所需电离能比本征半导体情形下产生电子-空穴对要小得多。
  因此这时空穴是多数载流子，杂质半导体主要靠空穴导电，即空穴导电型。半导体多数载流子为空穴的半导体称为P型半导体。在P型半导体中空穴是多数载流子，电子是少数载流子。在半导体器件的各种效应中，少数载流子常扮演重要角色。
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