Es gibt drei Grundtypen von Halbleitermaterialien: intrinsische Halbleiter, extrinsische Halbleiter, auch bekannt als Störstellenhalbleiter.Beide Arten von Halbleitermaterialien können von geliefert werdenPAM-XIAMEN.
1. Was ist ein intrinsischer Halbleiter?
Intrinsischer Halbleiter bezeichnet einen reinen Halbleiter, der völlig frei von Verunreinigungen und Gitterfehlern ist, und allgemein einen solchen Halbleiter, dessen elektrische Leitfähigkeit hauptsächlich durch die intrinsische Anregung des Materials bestimmt wird. Seine internen Elektronen- und Lochkonzentrationen sind gleich. Silizium (Si), Germanium (Ge) und Galliumarsenid (GaAs) sind die typischen intrinsischen Halbleitermaterialien. Wir können wachsenIntrinsische SiC-Epischichtauf Siliziumkarbid-Substrat.
2. Was ist ein extrinsischer Halbleiter?
Das Dotieren bestimmter Spurenelemente als Verunreinigungen in intrinsische Halbleiter kann die Leitfähigkeit von Halbleitern erheblich verändern. Die eingebauten Verunreinigungen sind hauptsächlich drei- oder fünfwertige Elemente. Mit Verunreinigungen dotierte intrinsische Halbleiter werden als extrinsische Halbleiter bezeichnet. Bei der Herstellung von extrinsischen Halbleitern werden die intrinsischen Halbleiter im Allgemeinen in Anteilen in der Größenordnung von einem Millionstel dotiert.
Intrinsische Halbleiter haben eine schwache elektrische Leitfähigkeit und eine schlechte thermische Stabilität, daher ist es nicht geeignet, sie direkt zur Herstellung von Halbleitervorrichtungen zu verwenden. Die meisten Halbleiterbauelemente bestehen aus Halbleitern, die eine bestimmte Menge bestimmter Verunreinigungen enthalten. Entsprechend den unterschiedlichen Eigenschaften von Dotierverunreinigungen werden Verunreinigungshalbleiter in N-Typ-Halbleiter und P-Typ-Halbleiter unterteilt.
2.1 Halbleiter vom N-Typ
Intrinsisches Halbleitersilizium (oder Germanium) ist mit einer kleinen Menge von 5-wertigen Elementen wie Phosphor dotiert, und Phosphoratome ersetzen eine kleine Menge von Siliziumatomen im Siliziumkristall und besetzen bestimmte Positionen im Gitter. Aus der Abbildung ist ersichtlich, dass die äußerste Schicht des Phosphoratoms 5 Valenzelektronen hat. Darunter bilden 4 Valenzelektronen jeweils eine kovalente Bindungsstruktur mit den benachbarten 4 Siliziumatomen, und das zusätzliche Valenzelektron befindet sich außerhalb der kovalenten Bindung und wird nur schwach durch den Phosphor gebunden. Daher kann bei Raumtemperatur die zum Losbrechen benötigte Energie gewonnen werden und zu freien Elektronen werden, die zwischen den Gittern frei sind. Phosphoratome, die Elektronen abgeben, werden zu unbeweglichen positiven Ionen. Phosphoratome werden Donoratome genannt, weil sie ein Elektron freisetzen können, auch bekannt als Donatorverunreinigungen.
Bei einem intrinsischen Halbleiter kann für jedes dotierte Phosphoratom ein freies Elektron erzeugt werden, während die Anzahl der durch intrinsische Anregung erzeugten Löcher unverändert bleibt. Auf diese Weise übersteigt in dem mit Phosphor dotierten Halbleiter die Anzahl der freien Elektronen die Anzahl der Löcher bei weitem und wird zum Majoritätsträger (als Majorität bezeichnet), und das Loch wird zum Minoritätsträger (als Minorität bezeichnet). Offensichtlich sind Elektronen hauptsächlich an der Leitung beteiligt, daher wird diese Art von Halbleiter als Halbleiter vom Elektronentyp oder kurz N-Typ-Halbleiter bezeichnet. Nimm unserSiC-Substrat vom Typ 4H Nzum Beispiel.
2.2 Halbleiter vom P-Typ
Wenn im intrinsischen Halbleiter Silizium (oder Germanium) eine Spurenmenge von dreiwertigen Elementen wie Bor dotiert wird, dann ersetzen die Boratome eine kleine Menge von Siliziumatomen im Kristall und besetzen bestimmte Positionen im Gitter. Aus der Figur ist ersichtlich, dass die 3 Valenzelektronen des Boratoms jeweils eine vollständige kovalente Bindung mit den 3 Valenzelektronen in den benachbarten 3 Siliziumatomen eingehen, während der kovalenten Bindung des anderen benachbarten Siliziumatoms 1 Elektron und 1 Loch fehlen . Nachdem dieses Loch mit Valenzelektronen von benachbarten Siliziumatomen gefüllt ist, gewinnt das dreiwertige Boratom ein Elektron und wird zu einem negativen Ion. Gleichzeitig erscheint an der benachbarten kovalenten Bindung ein Loch. Da Boratome die Rolle der Aufnahme von Elektronen spielen, werden sie als Akzeptoratome bezeichnet, die auch als Akzeptorverunreinigungen bekannt sind.
Für jedes in einem intrinsischen Halbleiter dotierte Boratom kann ein Loch vorgesehen werden. Wenn eine bestimmte Anzahl von Boratomen dotiert wird, kann die Anzahl der Löcher im Halbleiter viel größer sein als die Anzahl der intrinsisch angeregten Elektronen, die zu Majoritätsträgern werden, und die Elektronen werden zu Minoritätsträgern. Offensichtlich sind hauptsächlich Löcher an der Leitung beteiligt, daher wird dieser Halbleiter als Halbleiter vom Lochtyp oder kurz P-Typ-Halbleiter bezeichnet. Weitere Halbleiter vom p-Typ von PAM-XIAMEN finden Sie unterGaN-Epitaxialwachstum auf Saphir für LED.
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