Электропроводящая природа полупроводников находится между проводниками и изоляторами, чья электропроводность зависит от температуры, освещения и примесей. При комнатной температуре чистый полупроводник (кремний, германий) является относительно низким, однако при повышении температуры электрон может получить достаточно энергии для перехода от ценовой ленты к проводной, что приводит к увеличению проводимости. Кроме того, внедрение примесей может значительно изменить проводимость полупроводников, так называемый метод легирования.

В процессе смешивания, вводя определенные примеси атомов в транзисторную ячейку полупроводников, которые заменят атомы в решетке транзистора или попадут в заграждение, тем самым изменяя электронную структуру и проводимость материала. В зависимости от типов примесей, полупроводники могут быть разделены на два типа n и p.

Полупроводник типа N

Когда примеси атомов (например фосфор, мышьяк, сурьма) имеют больше ценовых электронов, чем атомов полупроводников, большое количество электронов свободно перемещается и становится свободным электроном, проводящим электричество. Такие атомы примеси называются «Donor», потому что они «поставляют» дополнительные электроны. Из-за такого рода примесей количество свободных электронов в полупроводниках увеличилось, поэтому их называют полупроводниками типа n, где «n» означает отрицательные заряды.

Полупроводник типа P

С другой стороны, когда атомы примеси (например, бор, галлий, алюминий) имеют меньшее количество ценовых электронов, чем атомы полупроводников, атомы примеси образуют дырочки в решетках транзистора, потому что им нужны дополнительные электроны, чтобы заполнить дефект в поясе цены. Такие атомы примеси называются Acceptor, и они «принимают» электроны в решетке транзистора для заполнения дырок. Из-за этого смешивания количество дырок в полупроводниках увеличилось, поэтому их называют p-образными полупроводниками, где «p» означает положительный заряд.

Взаимодействие примесей с решеткой транзистора

После введения примеси атомов в решетке кристаллов образуются уровни примеси энергии, которые находятся в запретной зоне (для типа n) или ценовой полосы (для типа p). Присутствие гибридного энергетического уровня значительно снижает энергию, необходимую электронам для перехода от ценовой зоны к проводящей, таким образом, даже при более низких температурах может быть достаточно электронов или дырок для участия в проводе. Вот почему легирование может значительно повысить проводимость полупроводников.

Важность решетки

Решеточная структура полупроводника является основой кристаллической структуры, определяющей ее физические и химические свойства. В решётке полупроводникового транзистора атомы плотно выстраиваются через ковалентные связи, формируя кристаллическую структуру правил. При смешивании атом примеси должен адаптироваться к этой структуре транзистора, чтобы эффективно заменить атом решетки или вставить его в зазор. Дефекты решетки транзистора (такие как свободное пространство, битные ошибки) могут влиять на электронные свойства полупроводников, включая скорость миграции и продолжительность жизни носителей, что влияет на производительность устройства.

Влияние температуры на электропроводность полупроводников

Повышение температуры увеличило бы тепловую энергию электронов, что позволило бы большему количеству электронов проходить через запретную зону в направляющую зону, увеличив таким образом количество свободных электронов. Кроме того, количество дырок увеличится, поскольку электроны в поясе цены возбуждаются, что оставляет дырочки. Таким образом, повышение температуры обычно приводит к усилению проводимости полупроводников.

прикладн

Эти свойства полупроводниковых материалов делают их необходимыми для производства различных электронных устройств. Технология легирования может использоваться для производства диодов, транзисторов B1100LB-13-F, интегральных схем и т.д. Точно контролируя уровни и типы примесей, инженеры могут разработать устройства с конкретными электрическими характеристиками, которые являются основой современного электронного оборудования.

Одним словом, проводимость полупроводников является сложным явлением, касающееся взаимоотношений природных свойств материала, примесей, дефектов петехиальных пороков и температур. Благодаря глубокому пониманию и точному управлению этими факторами, ученые и инженеры смогли разработать высокопроизводительные электронные и фотоэлектронные устройства.

ALR121-S50