Esistono tre tipi fondamentali di materiali semiconduttori: semiconduttori intrinseci, semiconduttori estrinseci, noti anche come semiconduttori di impurità.Entrambi i tipi di materiali semiconduttori possono essere forniti daPAM-XIAMEN.

1. Che cos'è il semiconduttore intrinseco?

Per semiconduttore intrinseco si intende un semiconduttore puro che è completamente privo di impurità e difetti reticolari, e generalmente un tale semiconduttore la cui conduttività elettrica è determinata principalmente dall'eccitazione intrinseca del materiale. Le sue concentrazioni interne di elettroni e lacune sono uguali. Il silicio (Si), il germanio (Ge) e l'arseniuro di gallio (GaAs) sono i tipici materiali semiconduttori intrinseci. Possiamo crescereEpistrato intrinseco di SiCsu substrato di carburo di silicio.

2. Che cos'è il semiconduttore estrinseco?

Il drogaggio di determinati oligoelementi come impurità nei semiconduttori intrinseci può modificare in modo significativo la conduttività dei semiconduttori. Le impurità incorporate sono principalmente elementi trivalenti o pentavalenti. I semiconduttori intrinseci drogati con impurità sono chiamati semiconduttori estrinseci. Nella preparazione dei semiconduttori estrinseci, i semiconduttori intrinseci sono generalmente drogati in proporzioni dell'ordine di un milionesimo.

I semiconduttori intrinseci hanno una conduttività elettrica debole e una scarsa stabilità termica, quindi non è adatto utilizzarli direttamente per fabbricare dispositivi a semiconduttore. La maggior parte dei dispositivi a semiconduttore è costituita da semiconduttori contenenti una certa quantità di determinate impurità. In base alle diverse proprietà delle impurità di drogaggio, i semiconduttori di impurità sono suddivisi in semiconduttori di tipo N e semiconduttori di tipo P.

2.1 Semiconduttore di tipo N

Il silicio semiconduttore intrinseco (o germanio) è drogato con una piccola quantità di elementi 5-valenti, come il fosforo, e gli atomi di fosforo sostituiscono una piccola quantità di atomi di silicio nel cristallo di silicio, occupando determinate posizioni sul reticolo. Si può vedere dalla figura che lo strato più esterno dell'atomo di fosforo ha 5 elettroni di valenza. Tra questi, 4 elettroni di valenza formano una struttura di legame covalente rispettivamente con i 4 atomi di silicio adiacenti e l'elettrone di valenza extra è al di fuori del legame covalente ed è solo debolmente legato dal fosforo. Pertanto, a temperatura ambiente, l'energia necessaria per liberarsi può essere ottenuta e diventare elettroni liberi, che sono liberi tra i reticoli. Gli atomi di fosforo che perdono elettroni diventano ioni positivi immobili. Gli atomi di fosforo sono chiamati atomi donatori perché possono rilasciare un elettrone, noto anche come impurità del donatore.

In un semiconduttore intrinseco si può generare un elettrone libero per ogni atomo di fosforo drogato, mentre il numero di lacune generate dall'eccitazione intrinseca rimane invariato. In questo modo, nel semiconduttore drogato con fosforo, il numero di elettroni liberi supera di gran lunga il numero di lacune, diventando il portatore di maggioranza (denominato maggioranza) e la lacuna è il portatore di minoranza (denominato minoranza). Ovviamente, gli elettroni sono principalmente coinvolti nella conduzione, quindi questo tipo di semiconduttore è chiamato semiconduttore di tipo elettronico, o semiconduttore di tipo N in breve. Prendi il nostroSubstrato SiC tipo 4H NPer esempio.

2.2 Semiconduttore di tipo P

Nel semiconduttore intrinseco silicio (o germanio), se viene drogata una traccia di elementi trivalenti, come il boro, gli atomi di boro sostituiscono una piccola quantità di atomi di silicio nel cristallo e occupano determinate posizioni sul reticolo. Si può vedere dalla figura che i 3 elettroni di valenza dell'atomo di boro formano rispettivamente un legame covalente completo con i 3 elettroni di valenza nei 3 atomi di silicio adiacenti, mentre il legame covalente dell'altro atomo di silicio adiacente manca di 1 elettrone e 1 lacuna . Dopo che questo buco è stato riempito con elettroni di valenza provenienti da atomi di silicio vicini, l'atomo di boro trivalente guadagna un elettrone e diventa uno ione negativo. Allo stesso tempo, appare un buco sul legame covalente adiacente. Poiché gli atomi di boro svolgono il ruolo di accettare elettroni, sono chiamati atomi accettori, noti anche come impurità accettori.

Un foro può essere fornito per ogni atomo di boro drogato in un semiconduttore intrinseco. Quando un certo numero di atomi di boro viene drogato, il numero di buchi nel semiconduttore può essere molto maggiore del numero di elettroni intrinsecamente eccitati, diventando il vettore maggioritario e gli elettroni diventando portatori minoritari. Ovviamente, sono principalmente i buchi che partecipano alla conduzione, quindi questo semiconduttore è chiamato semiconduttore di tipo forato, o semiconduttore di tipo P in breve. Più semiconduttori di tipo p di PAM-XIAMEN, fare riferimento aCrescita epitassiale GaN su zaffiro per LED.

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