PN结原理及制备工艺

PN结原理及制备工艺
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PN结原理及其 制备工艺

在物理学中,根据材料的导电能力,可以将他们划分为

导体、绝缘体和半导体。 典型的半导体是硅Si和锗Ge,它们都是4价元素。

si

Ge Ge

+4 +4

硅原子

锗原子

硅和锗最外层轨道上的 四个电子称为价电子。



【n型半导体】“n”表示负电的意思,在这类半导体中,参与导电的主要是带负 电的电子,这些电子来自半导体中的“施主”杂质。所谓施主杂质就是掺入 杂质能够提供导电电子而改变半导体的导电性能。例如,半导体锗和硅中的 五价元素砷、锑、磷等原子都是施主杂质。如果在某一半导体的杂质总量中, 施主杂质的数量占多数,则这种半导体就是n型半导体。如果在硅单晶中掺入 五价元素砷、磷。则在硅原子和砷、磷原子组成共价键之后,磷外层的五个 电子中,四个电子组成共价键,多出的一个电子受原子核束缚很小,因此很 容易成为自由电子。所以这种半导体中,电子载流子的数目很多,主要kao电 子导电,叫做电子半导体,简称 n型半导体。
【p型半导体】“p”表示正电的意思。在这种半导体中,参与导电的主要是带正 电的空穴,这些空穴来自于半导体中的“受主”杂质。所谓受主杂质就是掺 入杂质能够接受半导体中的价电子,产生同数量的空穴,从而改变了半导体 的导电性能。例如,半导体锗和硅中的三价元素硼、铟、镓等原子都是受主。 如果某一半导体的杂质总量中,受主杂质的数量占多数,则这半导体是p型半 导体。如果在单晶硅上掺入三价硼原子,则硼原子与硅原子组成共价键。由 于硼原子数目比硅原子要少很多,因此整个晶体结构基本不变,只是某些位 置上的硅原子被硼原子所代替。硼是三价元素,外层只有三个价电子,所以 当它与硅原子组成共价键时,就自然形成了一个空穴。这样,掺入的硼杂质 的每一个原子都可能提供一个空穴,从而使硅单晶中空穴载流子的数目大大 增加。这种半导体内几乎没有自由电子,主要 kao空穴导电,所以叫做空穴半 导体,简称p型半导体。





【p-n结】在一块半导体中,掺入施主杂质,使其中一部分成为n型半导体。 其余部分掺入受主杂质而成为p型半导体,当p型半导体和n型半导体这两个 区域共处一体时,这两个区域之间的交界层就是p-n结。p-n结很薄,结中电 子和和空穴都很少,但在kao近n型一边有带正电荷的离子,kao近p型一边有 带负电荷的离子。这是因为,在p型区中空穴的浓度大,在n型区中电子的浓 度大,所以把它们结合在一起时,在它们交界的地方便要发生电子和空穴的 扩散运动。由于p区有大量可以移动的空穴,n区几乎没有

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