Il existe trois types de base de matériaux semi-conducteurs : les semi-conducteurs intrinsèques, les semi-conducteurs extrinsèques, également appelés semi-conducteurs d'impuretés.Les deux types de matériaux semi-conducteurs peuvent être fournis parPAM-XIAMEN.
1. Qu'est-ce qu'un semi-conducteur intrinsèque ?
Le semi-conducteur intrinsèque fait référence à un semi-conducteur pur totalement exempt d'impuretés et de défauts de réseau, et généralement à un tel semi-conducteur dont la conductivité électrique est principalement déterminée par l'excitation intrinsèque du matériau. Ses concentrations internes d'électrons et de trous sont égales. Le silicium (Si), le germanium (Ge) et l'arséniure de gallium (GaAs) sont les matériaux semi-conducteurs intrinsèques typiques. Nous pouvons grandirÉpicouche SiC intrinsèquesur substrat de carbure de silicium.
2. Qu'est-ce qu'un semi-conducteur extrinsèque ?
Le dopage de certains oligo-éléments en tant qu'impuretés dans les semi-conducteurs intrinsèques peut modifier considérablement la conductivité des semi-conducteurs. Les impuretés incorporées sont principalement des éléments trivalents ou pentavalents. Les semi-conducteurs intrinsèques dopés avec des impuretés sont appelés semi-conducteurs extrinsèques. Dans l'élaboration des semi-conducteurs extrinsèques, les semi-conducteurs intrinsèques sont généralement dopés dans des proportions de l'ordre du millionième.
Les semi-conducteurs intrinsèques ont une faible conductivité électrique et une faible stabilité thermique, il n'est donc pas approprié de les utiliser directement pour fabriquer des dispositifs semi-conducteurs. La plupart des dispositifs à semi-conducteurs sont constitués de semi-conducteurs contenant une certaine quantité de certaines impuretés. Selon les différentes propriétés des impuretés de dopage, les semi-conducteurs d'impuretés sont divisés en semi-conducteurs de type N et en semi-conducteurs de type P.
2.1 Semi-conducteur de type N
Le silicium semi-conducteur intrinsèque (ou germanium) est dopé avec une petite quantité d'éléments à 5 valences, tels que le phosphore, et les atomes de phosphore remplacent une petite quantité d'atomes de silicium dans le cristal de silicium, occupant certaines positions sur le réseau. On peut voir sur la figure que la couche la plus externe de l'atome de phosphore a 5 électrons de valence. Parmi eux, 4 électrons de valence forment une structure de liaison covalente avec les 4 atomes de silicium adjacents respectivement, et l'électron de valence supplémentaire est en dehors de la liaison covalente et n'est que faiblement lié par le phosphore. Par conséquent, à température ambiante, l'énergie nécessaire pour se libérer peut être obtenue et devenir des électrons libres, qui sont libres entre les réseaux. Les atomes de phosphore qui perdent des électrons deviennent des ions positifs immobiles. Les atomes de phosphore sont appelés atomes donneurs car ils peuvent libérer un électron, également appelé impuretés donneuses.
Dans un semi-conducteur intrinsèque, un électron libre peut être généré pour chaque atome de phosphore dopé, tandis que le nombre de trous générés par l'excitation intrinsèque reste inchangé. Ainsi, dans le semi-conducteur dopé au phosphore, le nombre d'électrons libres dépasse de loin le nombre de trous, devenant le porteur majoritaire (appelé majoritaire), et le trou est le porteur minoritaire (appelé minoritaire). De toute évidence, les électrons sont principalement impliqués dans la conduction, c'est pourquoi ce type de semi-conducteur est appelé semi-conducteur de type électronique, ou semi-conducteur de type N en abrégé. Prenez notreSubstrat SiC de type 4H N par exemple.
2.2 Semi-conducteur de type P
Dans le silicium semi-conducteur intrinsèque (ou germanium), si une trace d'éléments trivalents, tels que le bore, est dopée, les atomes de bore remplacent une petite quantité d'atomes de silicium dans le cristal et occupent certaines positions sur le réseau. On peut voir sur la figure que les 3 électrons de valence de l'atome de bore forment respectivement une liaison covalente complète avec les 3 électrons de valence dans les 3 atomes de silicium adjacents, tandis que la liaison covalente de l'autre atome de silicium adjacent manque 1 électron et 1 trou . Une fois que ce trou est rempli d'électrons de valence provenant d'atomes de silicium à proximité, l'atome de bore trivalent gagne un électron et devient un ion négatif. Dans le même temps, un trou apparaît sur la liaison covalente adjacente. Puisque les atomes de bore jouent le rôle d'accepteur d'électrons, ils sont appelés atomes accepteurs, également appelés impuretés acceptrices.
Un trou peut être prévu pour chaque atome de bore dopé dans un semi-conducteur intrinsèque. Lorsqu'un certain nombre d'atomes de bore sont dopés, le nombre de trous dans le semi-conducteur peut être bien supérieur au nombre d'électrons intrinsèquement excités, devenant le porteur majoritaire, et les électrons devenant porteurs minoritaires. Évidemment, ce sont principalement les trous qui participent à la conduction, c'est pourquoi ce semi-conducteur est appelé semi-conducteur de type trou, ou semi-conducteur de type P en abrégé. Plus de semi-conducteur de type p de PAM-XIAMEN, veuillez vous référer auCroissance épitaxiale de GaN sur saphir pour LED.
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