硅单晶与硅片基础培训2复习资料

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1、硅单晶与硅片基础培训2硅单晶的导电性能•1物质的导电性•2半导体的主要特性•3半导体的导电性能浅释•4PN结•5硅单晶导电类型1物质的导电性电阻率一一标志物质对电流阻碍能力的物理量。规定以反1cm,截面积为lc】『的物体在一定温度下的电阻值作为该物质在这个温度的电阻率。电阻率的单位是欧姆厘米，表示为Q.cm0导体、绝缘体和半导体导体：具有一定的晶体结构，有一定熔化、固化温度，有一定的光泽、颜色，由电子参与导电过程的固态物质•导体的电阻率很小，约为10-6—10-4Q.cmo绝缘体：具有一定的结构形式，没有准确的熔化、固化

2、温度，有明显的颜色，但没有光泽，无电子参与导电过程的固态物质。绝缘体的电阻率很大，约为1010Q.cm以上。半导体：具有一定的晶体结构，有一定的熔化、固化温度，有一定的光泽、颜色，既有电子，又有空穴参与导电过程的固态物质。半导体的电阻率正好介于导体和绝缘体之间，约为104-1010Q.cmo2半导体的主要特性2.1热敏性半导体的电阻率会随温度的升高而显著减小，利用这种特性而制作的各种热敏元件被用于自动控制.2.2光敏性当光线照在半导体上时，它的电阻率就会马上改变.利用这种特性而制作的光电二极管和光敏电阻等光电器件被用于自

3、动控制.2.3杂质敏感性在纯净的半导体中只要掺入百万分之一的微量杂质，就可以引起导电能力成百万倍的增加.2.4其它外界影响下的特性3半导体的导电性能浅释3.1物质的微观结构自然界中的物质都是由各种元索的原子组成.3.1.1原子原子的结构很像一个微小的太阳系，中央有个密实的核一原子核.原子核很小，但质量密度很大且带正电荷.原子核的周围有一些带负电荷的电子，他们在自己的轨道上不停地自转并公转，尤如行星围绕太阳的运动一样.3.1.2电子电子围绕原子核的分布是一层一层有规律的，形成所谓壳层.各壳层所能容纳的电子数目是一定的,2,

4、8,18,32……(2n2),(n=0,1,2,3……)电子就按这个规律从里到外层层分布着，但并不是刚好合适能完全占满这些位置.-1.电子数目不可能刚好是各壳层所能容纳电子数的总和.-2.最外层最多只能有8个电子.-3.次外层不能多于18个电子.一错Ge+32•2,&18,4一硅Si+14•2,&4一钾K+19•2,&&1-这些结构可以从元素周期表上方便地看出.在元素周期表中，原子序数等于该元素原子的电子个数,每一横排叫一个周期，周期数即电子的分层数，每一竖列叫族，族数等于最外层电子数.3.2硅单晶是如何导电的3.2.1

5、元素的化学性质由外层电子决定在原子中，靠近原子核的内层电子能量最小，因为它受原子核正电荷的束搏（库仑引力）最强，故而最稳定.相对来说外层电子具有较大的能量，如果一旦获得外加能量，就比较容易越出原来的运行轨道而脱离这个原子和别的原子产生联系.因此我们说，元素的化学性质是由外层电子决定的.3.2.2导体与绝缘体的导电性在导体中，存在着大量的自由电子.这些自由电子在外电场的作用下就会以外电场的相反方向作定向运动,从而形成电流，显现出导电性.在绝缘体中，电子被原子核牢牢地束缚着，极少有自由电子，即使在电场的作用下也很难有电子的运

6、动，所以不能形成电流，显现出绝缘性.3.2.3半导体的导电性3.2.3.1价电子在半导体中，存在着大量的价电子（没有充满的外层电子）.虽然它们不是自由电子，但是所受的朿缚不是那么牢，只要给以一定的能量就能使其成为自由电子.例如：硅原子的共价键，价电子只需获得电子伏特的能暈就能成为自由电子•共价键两个原子共用一对自旋相反的电子所形成的结合键。1、共价键具有饱和性和方向性。一个原子只能形成有限数量的共价键。原子中价电子壳层如不到半满，则能形成的共价键的数目与价电子数目相等；原子中价电子壳层如超过半满时，则能形成的共价键的数目

7、少于价电子数目；2、共价晶体的结构与特征空间方向键、低配位数、结合力大、硬度大、脆性大、熔点高。陶瓷、半导体、聚合物材料等大多数为共价键结合。硅原子的共价键结构硅是四价元素，在原子最外层轨道上的四个电子称为价电子。它们分别与周围的四个原子的价电子形成共价键。共价键中的价电子为这些原子所共有，并为它们所束缚，在空间形成排列有序的晶体。本征激发和复合当半导体处于热力学温度0K时，半导体中没有自由电子。当温度升高或受到光的照射时，价电子能量增高，有的价电子可以挣脱原子核的束缚，而参与导电，成为自由电子。这一现象称为本征激发（也

8、称热激发）。自由电子产生的同时，在其原来的共价键中就出现了一个空位，原子的电中性被破坏，呈现出正电性，其正电量与电子的负电量相等，人们常称呈现正电性的这个空位为空穴。可见因热激发而出现的自由电子和空穴是同时成对出现的，称为电子空穴对。游离的部分自rti电子也可能回到空穴中去，称为复合。本征激发和复合在一定温度下会达到