Algo sobre semicondutores intrínsecos e extrínsecos

Algo sobre semicondutores intrínsecos e extrínsecos

Existem três tipos básicos de materiais semicondutores: semicondutores intrínsecos, semicondutores extrínsecos, também conhecidos como semicondutores de impureza.Ambos os tipos de materiais semicondutores podem ser fornecidos porPAM-XIAMEN.

1. O que é semicondutor intrínseco?

Semicondutor intrínseco refere-se a um semicondutor puro que é completamente livre de impurezas e defeitos de rede, e geralmente um semicondutor cuja condutividade elétrica é determinada principalmente pela excitação intrínseca do material. Suas concentrações internas de elétrons e buracos são iguais. Silício (Si), germânio (Ge) e arseneto de gálio (GaAs) são os materiais semicondutores intrínsecos típicos. Nós podemos crescerEpicamada Intrínseca de SiCem substrato de carbeto de silício.

2. O que é semicondutor extrínseco?

A dopagem de certos oligoelementos como impurezas em semicondutores intrínsecos pode alterar significativamente a condutividade dos semicondutores. As impurezas incorporadas são principalmente elementos trivalentes ou pentavalentes. Os semicondutores intrínsecos dopados com impurezas são chamados de semicondutores extrínsecos. Na preparação de semicondutores extrínsecos, os semicondutores intrínsecos são geralmente dopados em proporções da ordem de um milionésimo.

Os semicondutores intrínsecos têm fraca condutividade elétrica e baixa estabilidade térmica, por isso não é adequado usá-los diretamente para fabricar dispositivos semicondutores. A maioria dos dispositivos semicondutores são feitos de semicondutores contendo uma certa quantidade de certas impurezas. De acordo com as diferentes propriedades das impurezas de dopagem, os semicondutores de impureza são divididos em semicondutores do tipo N e semicondutores do tipo P.

2.1 Semicondutor tipo N

O silício semicondutor intrínseco (ou germânio) é dopado com uma pequena quantidade de elementos 5-valentes, como fósforo, e os átomos de fósforo substituem uma pequena quantidade de átomos de silício no cristal de silício, ocupando certas posições na rede. Pode-se ver na figura que a camada mais externa do átomo de fósforo tem 5 elétrons de valência. Entre eles, 4 elétrons de valência formam uma estrutura de ligação covalente com os 4 átomos de silício adjacentes, respectivamente, e o elétron de valência extra está fora da ligação covalente e é apenas fracamente ligado pelo fósforo. Portanto, à temperatura ambiente, a energia necessária para se libertar pode ser obtida e se tornar elétrons livres, que ficam livres entre as redes. Os átomos de fósforo que perdem elétrons tornam-se íons positivos imóveis. Os átomos de fósforo são chamados de átomos doadores porque podem liberar um elétron, também conhecido como impurezas doadoras.

silício tipo N

Em um semicondutor intrínseco, um elétron livre pode ser gerado para cada átomo de fósforo dopado, enquanto o número de lacunas geradas pela excitação intrínseca permanece inalterado. Desta forma, no semicondutor dopado com fósforo, o número de elétrons livres excede em muito o número de lacunas, tornando-se o portador majoritário (referido como a maioria), e o orifício é o portador minoritário (referido como minoritário). Obviamente, os elétrons estão envolvidos principalmente na condução, então esse tipo de semicondutor é chamado de semicondutor do tipo elétron, ou semicondutor do tipo N. Pegue nossoSubstrato SiC Tipo 4H Npor exemplo.

2.2 Semicondutor tipo P

No silício semicondutor intrínseco (ou germânio), se uma pequena quantidade de elementos trivalentes, como o boro, é dopada, os átomos de boro substituem uma pequena quantidade de átomos de silício no cristal e ocupam certas posições na rede. Pode ser visto na figura que os 3 elétrons de valência do átomo de boro respectivamente formam uma ligação covalente completa com os 3 elétrons de valência nos 3 átomos de silício adjacentes, enquanto a ligação covalente do outro átomo de silício adjacente não possui 1 elétron e 1 buraco . Depois que esse buraco é preenchido com elétrons de valência de átomos de silício próximos, o átomo de boro trivalente ganha um elétron e se torna um íon negativo. Ao mesmo tempo, um buraco aparece na ligação covalente adjacente. Como os átomos de boro desempenham o papel de aceitar elétrons, eles são chamados de átomos aceitadores, também conhecidos como impurezas aceitadoras.

silício tipo P

Um buraco pode ser fornecido para cada átomo de boro dopado em um semicondutor intrínseco. Quando um certo número de átomos de boro é dopado, o número de lacunas no semicondutor pode ser muito maior do que o número de elétrons intrinsecamente excitados, tornando-se o portador majoritário, e os elétrons tornando-se portadores minoritários. Obviamente, são principalmente buracos que participam da condução, então este semicondutor é chamado de semicondutor tipo buraco, ou semicondutor tipo P para abreviar. Mais semicondutores do tipo p de PAM-XIAMEN, consulte oCrescimento epitaxial de GaN em safira para LED.

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