為什麼要將半導體變成導電性很差的本徵半導體

2021-01-18 科技圈手札

因為製造半導體器件和集成電路時,最重要的是要很好地控制摻入的雜質的種類和數量(濃度),只有純淨的本徵半導體,才可能按設計者的需要製造出需要的器件。

本徵半導體完全不含雜質且無晶格缺陷的純淨半導體稱為本徵半導體。實際半導體不能絕對地純淨,本徵半導體一般是指導電主要由材料的本徵激發決定的純淨半導體。

本徵半導體中,電子和空穴均能自由移動,它們在外電場作用下產生定向運動而形成宏觀電流,分別稱為電子導電和空穴導電。在本徵半導體中,這兩種載流子的濃度是相等的。隨著溫度的升高,其濃度基本上是按指數規律增長的。

在絕對零度溫度下,半導體受到光電注入或熱激發後,價帶中的部分電子會越過禁帶進入能量較高的空帶,空帶中存在電子後成為導帶,價帶中缺少一個電子後形成一個帶正電的空位。

在一定溫度下,電子空穴對的產生和複合同時存在並達到動態平衡,此時本徵半導體具有一定的載流子濃度,從而具有一定的電導率。加熱或光照會使半導體發生熱激發或光激發,從而產生更多的電子-空穴對,這時載流子濃度增加,電導率增加。

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