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从能级的角度来看半导体的掺杂

来源:21ic整理 关键字:半导体   

半导体一般由锗和硅两种材料构成,而由于我们生活的环境的温度不是绝对零度,所有会有本征激发(电子脱离质子的吸引力而转变成为自由电子 如下图),这就是温度可以改变半导体的特性。那么我就要引入能级了。本征激发就是将电子从价带激发到导带去,而禁带就是最外层轨道杂化使得本来处于同一轨道的电子分开成两个轨道,轨道之间就是禁带。而内层轨道形成价带,无能量进入时充满电子,外层轨道形成导带,无能量进入时无电子。我以前不能理解能级,但是现在懂了,希望可以帮到你。

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而我要讲的重点来了,就是为什么掺杂可以帮助半导体提高他的导电性。

我先拿N型半导体来举例子。

半导体掺杂了五价的元素,比如磷形成N型半导体,那么便会多出一个电子,多出来的电子就成为了施主能级,他们极易成为自由电子,上面说了自由电子形成导带,所以施主能级中的电子极易转移到导带中。由于导带中自由电子增多,所以导电性增加了。

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然后就是P型半导体

半导体掺杂了三价元素,比如硼就会形成P型半导体,那么由于硼的电子只有三个,便会多出一个空位,这些空位(空穴)形成了受主能级,上面由本征激发的电子也就是价带中的电子不会那么容易成为自由电子,而是被这些空位所吸附,也就是价带中的电子转移到了受主能级,电子从受主能级中也能激发到导带,形成自由电子。由于空穴的数量增多导致自由电子的转移变得“通畅”(也可以理解为停车,车位更多的地方,来往的车辆也就越多),这就导致

了掺杂后的半导体导电性增加;

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总结:

自由电子形成导带;

未激发或者在电子对中的电子和空穴形成价带;

掺入五价元素而形成的多余但是没有激发的电子形成施主能级;

掺入三价元素而形成的多余的空穴形成受主能级;

好了,这些就是我的学习心得,有什么问题可以在评论区尽情讨论,有什么错误还请指出。