半導體載子濃度
摻雜物濃度對于半導體最直接的影響在于其載子濃度。在熱平衡的狀態(tài)下,一個未經(jīng)摻雜的本質(zhì)半導體,電子與電洞的濃度相等,如下列公式所示:
n= p= ni其中n是半導體內(nèi)的電子濃度、p則是半導體的電洞濃度,ni則是本質(zhì)半導體的載子濃度。ni會隨著材料或溫度的不同而改變。對于室溫下的硅而言,ni大約是1×10 cm。
通常摻雜濃度越高,半導體的導電性就會變得越好,原因是能進入傳導帶的電子數(shù)量會隨著摻雜濃度提高而增加。摻雜濃度非常高的半導體會因為導電性接近金屬而被廣泛應用在今日的集成電路制程來取代部份金屬。高摻雜濃度通常會在n或是p后面附加一上標的“+”號,例如n代表摻雜濃度非常高的n型半導體,反之例如p則代表輕摻雜的p型半導體。需要特別說明的是即使摻雜濃度已經(jīng)高到讓半導體“退化”(degenerate)為導體,摻雜物的濃度和原本的半導體原子濃度比起來還是差距非常大。以一個有晶格結構的硅本質(zhì)半導體而言,原子濃度大約是5×10 cm,而一般集成電路制程里的摻雜濃度約在10 cm至10 cm之間。摻雜濃度在10 cm以上的半導體在室溫下通常就會被視為是一個“簡并半導體”(degenerated semiconductor)。重摻雜的半導體中,摻雜物和半導體原子的濃度比約是千分之一,而輕摻雜則可能會到十億分之一的比例。在半導體制程中,摻雜濃度都會依照所制造出元件的需求量身打造,以合于使用者的需求。