题目
5. 举例说明杂质补偿作用。
5. 举例说明杂质补偿作用。
题目解答
答案
答:当半导体中同时存在施主和受主杂质时，若（1）ND>>NA因为受主能级低于施主能级，所以施主杂质的电子首先跃迁到 NA个受主能级上，还有 ND-NA个电子在施主能级上，杂质全部电离时，跃迁到导带中的导电电子的浓度为 n= ND-NA。即则有效受主浓度为 NAeff≈ ND-NA（2）NA>>ND施主能级上的全部电子跃迁到受主能级上，受主能级上还有 NA-ND个空穴，它们可接受价带上的 NA-ND个电子，在价带中形成的空穴浓度 p= NA-ND. 即有效受主浓度为 NAeff≈ NA-ND（3）NA»ND时，不能向导带和价带提供电子和空穴， 称为杂质的高度补偿
解析
步骤 1：理解杂质补偿作用
杂质补偿作用是指在半导体材料中，当同时存在施主杂质和受主杂质时，它们之间的相互作用会减少自由载流子的浓度。施主杂质提供自由电子，受主杂质提供空穴，当它们的数量不同时，会有一部分载流子被中和，从而影响半导体的导电性能。
步骤 2：施主杂质浓度大于受主杂质浓度
当施主杂质浓度（ND）远大于受主杂质浓度（NA）时，受主能级上的空穴会首先与施主能级上的电子结合，形成中性杂质。剩余的电子会跃迁到导带中，成为自由电子，从而增加导电性。此时，有效受主浓度（NAeff）近似为 ND-NA。
步骤 3：受主杂质浓度大于施主杂质浓度
当受主杂质浓度（NA）远大于施主杂质浓度（ND）时，施主能级上的电子会首先与受主能级上的空穴结合，形成中性杂质。剩余的空穴会跃迁到价带中，成为自由空穴，从而增加导电性。此时，有效受主浓度（NAeff）近似为 NA-ND。
步骤 4：施主杂质浓度与受主杂质浓度相近
当施主杂质浓度（ND）与受主杂质浓度（NA）相近时，施主能级上的电子与受主能级上的空穴几乎完全结合，形成中性杂质，几乎不向导带和价带提供自由载流子，称为杂质的高度补偿。
杂质补偿作用是指在半导体材料中，当同时存在施主杂质和受主杂质时，它们之间的相互作用会减少自由载流子的浓度。施主杂质提供自由电子，受主杂质提供空穴，当它们的数量不同时，会有一部分载流子被中和，从而影响半导体的导电性能。
步骤 2：施主杂质浓度大于受主杂质浓度
当施主杂质浓度（ND）远大于受主杂质浓度（NA）时，受主能级上的空穴会首先与施主能级上的电子结合，形成中性杂质。剩余的电子会跃迁到导带中，成为自由电子，从而增加导电性。此时，有效受主浓度（NAeff）近似为 ND-NA。
步骤 3：受主杂质浓度大于施主杂质浓度
当受主杂质浓度（NA）远大于施主杂质浓度（ND）时，施主能级上的电子会首先与受主能级上的空穴结合，形成中性杂质。剩余的空穴会跃迁到价带中，成为自由空穴，从而增加导电性。此时，有效受主浓度（NAeff）近似为 NA-ND。
步骤 4：施主杂质浓度与受主杂质浓度相近
当施主杂质浓度（ND）与受主杂质浓度（NA）相近时，施主能级上的电子与受主能级上的空穴几乎完全结合，形成中性杂质，几乎不向导带和价带提供自由载流子，称为杂质的高度补偿。