施主杂质和施主能级(N型半导体)

   存在于Ⅳ族元素半导体锗、硅中的Ⅲ族元素(如B、Al、Ga、h)和V族元素(如P、As、Sb)通常在晶格中占据硅或锗原子的位置,成为替位式杂质。 M9S8AC16CG当一个磷原子占据硅原子的位置以后,其中四个价电子与近邻的四个硅原子形成共价键。由于磷原子有五个价电子,多余一个电子未进入共价键,如图3-17(a)所示。这个价电子被磷原子束缚得很弱,所以很容易从磷原子中“挣脱”出来(杂质电离),在晶体中自由运动,成为自由电子即导带电子。这种能够向导带中提供电子的杂质叫作施主杂质。

   当价电子被束缚在施主杂质周围时,施主杂质是电中性的,叫作中性施主。失去电子以后的施主杂质叫作电离施主,它是固定在晶格上的一价正离子。施主杂质提供了一个局域化的电子态,相应的能级称为施主能级。