Algo sobre semiconductores intrínsecos y extrínsecos
Hay tres tipos básicos de materiales semiconductores: semiconductores intrínsecos, semiconductores extrínsecos, también conocidos como semiconductores de impurezas.Ambos tipos de materiales semiconductores pueden ser suministrados porPAM-XIAMEN.
1. ¿Qué es el semiconductor intrínseco?
Semiconductor intrínseco se refiere a un semiconductor puro que está completamente libre de impurezas y defectos de red y, en general, a un semiconductor cuya conductividad eléctrica está determinada principalmente por la excitación intrínseca del material. Sus concentraciones internas de electrones y huecos son iguales. El silicio (Si), el germanio (Ge) y el arseniuro de galio (GaAs) son los materiales semiconductores intrínsecos típicos. podemos crecerEpilayer de SiC intrínsecosobre sustrato de carburo de silicio.
2. ¿Qué es el semiconductor extrínseco?
Dopar ciertos oligoelementos como impurezas en semiconductores intrínsecos puede cambiar significativamente la conductividad de los semiconductores. Las impurezas incorporadas son principalmente elementos trivalentes o pentavalentes. Los semiconductores intrínsecos dopados con impurezas se denominan semiconductores extrínsecos. En la preparación de semiconductores extrínsecos, los semiconductores intrínsecos se dopan generalmente en proporciones del orden de una millonésima.
Los semiconductores intrínsecos tienen una conductividad eléctrica débil y una estabilidad térmica deficiente, por lo que no es adecuado utilizarlos directamente para fabricar dispositivos semiconductores. La mayoría de los dispositivos semiconductores están hechos de semiconductores que contienen una cierta cantidad de determinadas impurezas. Según las diferentes propiedades de las impurezas dopantes, los semiconductores de impurezas se dividen en semiconductores de tipo N y semiconductores de tipo P.
2.1 Semiconductor tipo N
El silicio semiconductor intrínseco (o germanio) está dopado con una pequeña cantidad de elementos de 5 valencias, como el fósforo, y los átomos de fósforo reemplazan una pequeña cantidad de átomos de silicio en el cristal de silicio, ocupando ciertas posiciones en la red. En la figura se puede ver que la capa más externa del átomo de fósforo tiene 5 electrones de valencia. Entre ellos, 4 electrones de valencia forman una estructura de enlace covalente con los 4 átomos de silicio adyacentes respectivamente, y el electrón de valencia adicional está fuera del enlace covalente y está débilmente unido por el fósforo. Por tanto, a temperatura ambiente, se puede obtener la energía necesaria para liberarse y convertirse en electrones libres, que quedan libres entre las redes. Los átomos de fósforo que pierden electrones se convierten en iones positivos inmóviles. Los átomos de fósforo se denominan átomos donantes porque pueden liberar un electrón, también conocidos como impurezas donantes.
En un semiconductor intrínseco, se puede generar un electrón libre por cada átomo de fósforo dopado, mientras que el número de huecos generados por la excitación intrínseca permanece sin cambios. De esta forma, en el semiconductor dopado con fósforo, el número de electrones libres supera con creces el número de huecos, convirtiéndose en el portador mayoritario (denominado mayoritario), y el hueco es el portador minoritario (denominado minoritario). Obviamente, los electrones participan principalmente en la conducción, por lo que este tipo de semiconductor se denomina semiconductor de tipo electrónico o, para abreviar, semiconductor de tipo N. Toma nuestroSustrato de SiC tipo 4H NPor ejemplo.
2.2 Semiconductor tipo P
En el semiconductor intrínseco de silicio (o germanio), si se dopa una pequeña cantidad de elementos trivalentes, como el boro, los átomos de boro reemplazan una pequeña cantidad de átomos de silicio en el cristal y ocupan ciertas posiciones en la red. Se puede ver en la figura que los 3 electrones de valencia del átomo de boro forman respectivamente un enlace covalente completo con los 3 electrones de valencia de los 3 átomos de silicio adyacentes, mientras que el enlace covalente del otro átomo de silicio adyacente carece de 1 electrón y 1 hueco. . Después de que este hueco se llena con electrones de valencia de átomos de silicio cercanos, el átomo de boro trivalente gana un electrón y se convierte en un ion negativo. Al mismo tiempo, aparece un agujero en el enlace covalente adyacente. Dado que los átomos de boro desempeñan la función de aceptar electrones, se les llama átomos aceptores, también conocidos como impurezas aceptoras.
Se puede prever un orificio por cada átomo de boro dopado en un semiconductor intrínseco. Cuando se dopa una cierta cantidad de átomos de boro, la cantidad de huecos en el semiconductor puede ser mucho mayor que la cantidad de electrones intrínsecamente excitados, convirtiéndose en el portador mayoritario y los electrones convirtiéndose en portadores minoritarios. Evidentemente, en la conducción participan principalmente los huecos, por lo que este semiconductor se denomina semiconductor de tipo hueco o, para abreviar, semiconductor de tipo P. Más semiconductores tipo p de PAM-XIAMEN, consulte laCrecimiento epitaxial de GaN en zafiro para LED.
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