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掺杂 (半导体)

指数 掺杂 (半导体)

掺杂(doping)是半导体制造工艺中,为纯的本征半导体引入杂质,使之电气属性被改变的过程。引入的杂质与要制造的半导体种类有关。轻度和中度掺杂的半导体被称作是杂质半导体,而更重度掺杂的半导体则需考虑费米统计律带来的影响,这种情况被称为简并半导体。.

13 关系: 半导体离解简并半导体費米能階载流子電子伏特集成电路退化PN结杂质半导体本征半导体

半导体

半导体(Semiconductor)是指一种导电性可受控制,范围可从绝缘体至导体之间的材料。无论从科技或是经济发展的角度来看,半导体的重要性都是非常巨大的。今日大部分的电子产品,如计算机、移动电话或是数字录音机当中的核心单元都和半导体有着极为密切的关连。常见的半导体材料有硅、锗、砷化镓等,而硅更是各种半导体材料中,在商业应用上最具有影响力的一种。 材料的导电性是由导带中含有的电子数量决定。当电子从价带获得能量而跳跃至导电带时,电子就可以在带间任意移动而导电。一般常见的金属材料其导电带与价电带之间的能隙非常小,在室温下电子很容易获得能量而跳跃至导电带而导电,而绝缘材料则因为能隙很大(通常大于9电子伏特),电子很难跳跃至导电带,所以无法导电。 一般半导体材料的能隙约为1至3电子伏特,介于导体和绝缘体之间。因此只要给予适当条件的能量激发,或是改变其能隙之间距,此材料就能导电。 半导体通过电子传导或電洞傳导的方式传输电流。电子传导的方式与铜线中电流的流动类似,即在电场作用下高度电离的原子将多余的电子向着负离子化程度比较低的方向传递。電洞导电则是指在正离子化的材料中,原子核外由于电子缺失形成的“空穴”,在电场作用下,空穴被少数的电子补入而造成空穴移动所形成的电流(一般称为正电流)。 材料中载流子(carrier)的数量对半导体的导电特性极为重要。这可以通过在半导体中有选择的加入其他“杂质”(IIIA、VA族元素)来控制。如果我們在純矽中摻雜(doping)少許的砷或磷(最外層有5個電子),就會多出1個自由電子,這樣就形成N型半導體;如果我們在純矽中摻入少許的硼(最外層有3個電子),就反而少了1個電子,而形成一個電洞(hole),這樣就形成P型半導體(少了1個帶負電荷的原子,可視為多了1個正電荷)。.

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(Boron)是一种化学元素,化学符号为B,原子序数为5,是一种類金属。由於硼的產生完全來自于宇宙射線散裂而非恆星核合成反應,硼在太陽系與地殼的含量相當稀少。天然的硼主要存在于硼砂()矿中。.

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硅(Silicon,台湾、香港及澳門称為--,舊訛稱為釸,中國大陸稱為--)是一种类金属元素,化学符号為Si,原子序數為14,属于元素周期表上的IVA族。 硅原子有4个外圍电子,与同族的碳相比,硅的化学性质相對稳定,活性較低。硅是极为常见的一种元素,然而它极少以單質的形式存在於自然界,而是以复杂的硅酸盐或二氧化硅等化合物形式广泛存在于岩石、砂砾、尘土之中。在宇宙储量排名中,矽位於第八名。在地壳中,它是第二丰富的元素,佔地壳总质量25.7%,仅次于第一位的氧(49.4%)。.

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离解

离解又稱解離,在化学中,指化合物分裂而形成离子或原子团的过程。.

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简并半导体

。是杂质半导体的一种,它具有较高的掺杂浓度,因而它表现得更接近金属。22cm-3,而一般積體電路製程裡的摻雜濃度約在1013cm-3至1018cm-3之間。摻雜濃度在1018cm-3以上的半導體在室溫下通常就會被視為是一個退化態半導體。因此,重摻雜的半導體其摻雜物濃度約半導體原子的濃度的千分之一以上稱之,而輕摻雜則可能會到十億分之一的比例。-->.

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費米能階

費米能階(Fermi level),通常標示為「µ 」或「EF」。也稱為「」。.

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载流子

在物理学中,载流子(charge carrier),或簡稱載子(carrier),指可以自由移动的带有电荷的物质微粒,如电子和离子。在半导体物理学中,电子流失导致共价键上留下的空位(空穴)被视为载流子。 在电解质溶液中,载流子是已溶解的阳离子和阴离子。类似地,游离液体中的阳离子和阴离子在液体和熔融态固体电解质中也是载流子。霍尔-埃鲁法就是一个熔融电解的例子。 在等离子体,如电弧中,电离气体和汽化的电极材料中的电子和阳离子是载流子。电极汽化在真空中也可以发生,但技术上电弧在真空中不能发生,而是发生在低压电气中;在真空中,如真空电弧或真空管中,自由电子是载流子;在金属中,金属晶格中形成费米气体的电子是载流子。.

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電子伏特

電子伏特(electron Volt),簡稱電子伏,符号为eV,是能量的單位。代表一個電子(所帶電量為1.6×10-19庫侖)经过1伏特的電位差加速后所獲得的动能。電子伏与SI制的能量单位焦耳(J)的换算关系是.

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集成电路

集成电路(integrated circuit,縮寫:IC;integrierter Schaltkreis)、或称微电路(microcircuit)、微芯片(microchip)、晶--片/芯--片(chip)在电子学中是一种把电路(主要包括半導體裝置,也包括被动元件等)小型化的方式,並時常制造在半导体晶圓表面上。 前述將電路製造在半导体晶片表面上的積體電路又稱薄膜(thin-film)積體電路。另有一種(thick-film)(hybrid integrated circuit)是由独立半导体设备和被动元件,集成到基板或线路板所构成的小型化电路。 本文是关于单片(monolithic)集成电路,即薄膜積體電路。 從1949年到1957年,維爾納·雅各比(Werner Jacobi)、杰弗里·杜默 (Jeffrey Dummer)、西德尼·達林頓(Sidney Darlington)、樽井康夫(Yasuo Tarui)都開發了原型,但現代積體電路是由傑克·基爾比在1958年發明的。其因此榮獲2000年諾貝爾物理獎,但同時間也發展出近代實用的積體電路的罗伯特·诺伊斯,卻早於1990年就過世。.

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退化

退化(degeneration)是1857年,法国医生创造了一种新的医学综合病症。 Morel认为如果父母沉溺于酒精、烟草或鸦片等物品,就会永久的破坏遗传基因,其孩子将会因此而得诸如肺结核或智能障碍等无法治愈的疾病。由于当时细菌学和营养缺失理论还没有发展起来(这是导致这些疾病的主要原因),所以当时的医生误认为Morel的假想是正确的。 尽管Morel所设想的疾病从来没有出现过,但在其《性精神病态》(Psychopathia Sexualis)一书,特别是在性倒错部分,采用了Morel的“退化”理论,认为同性恋是一种“退化”。.

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PN结

一塊半導體晶體一側摻雜成P型半導體,另一側摻雜成N型半導體,中間二者相連的接觸面稱為PN结()。PN结是電子技術中許多元件,例如半導體二極管、雙極性晶體管的物质基础。.

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杂质半导体

杂质半导体(extrinsic semiconductor)又称外质半导体,是掺杂了杂质的半导体,即在本征半导体中加入掺杂物,使得其电学性质较无杂质半导体发生了改变。.

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本征半导体

本徵半導體(Intrinsic semiconductor)亦稱作無雜質半導體、本質半導體,是指未摻入雜質的半導體。半導體製作過程中的一個重要步驟就是摻入雜質(doping)。 相對於無雜質半導體,含有雜質的半導體叫做雜質半導體(extrinsic semiconductor)。.

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