施主(電子學術語)

施主（donor）是指半導體中以貢獻出電子方式形成電子電導的一種雜質。完全純的半導體（稱本徵半導體）在室溫下是不導電的。要使半導體導電，需要有意識地在純半導體中摻一些雜質。

基本介紹

• 中文名：施主
• 外文名：donor
• 學科：電子學
• 特徵：半導體貢獻電子形成電導的雜質

概念說明

完全純的半導體（稱本徵半導體）在室溫下是不導電的。要使半導體導電，需要在純半導體中摻一些雜質。在IV族半導體材料矽或鍺中摻入V族元素磷、砷或銻（稱為施主摻雜或N型摻雜），這些摻入的雜質原子比原來的矽或鍺原子多出一個價電子。如矽是IV族元素，每個矽原子有四個價電子，這四個價電子與周圍的矽原子共同組成了四個共價鍵。如果在矽中摻磷雜質，一個磷原子取代了一個矽原子。磷是V族元素，有五個價電子，其中四個價電子也與周圍矽原子組成了共價鍵，而第五個電子對於共價鍵的形成是不需要的，成為多餘電子，被輸送到矽的導帶上，形成能自由運動的導電電子。

理論詮釋

導電電子的濃度約等於或略小於雜質原子的濃度。這種含施主雜質的半導體稱為N型半導體。摻雜濃度可在很大的範圍內變化（10¹²—10¹⁹個/厘米³），這決定了半導體的電導率在絕緣體與金屬之間（10^－10—10²/歐姆·厘米）。在III－V族化合物半導體材料中摻入VI族元素代替原來的V族元素，也可形成N型半導體。施主雜質通常稱為淺能級雜質，它們在禁帶中產生的雜質能級位於導帶底附近，與導帶底相差幾個毫電子伏。雜質能級上的多餘電子在室溫下就能躍遷到導帶中去。與此相對的另一類雜質是深能級雜質，它們是由同族元素但不同原子（稱為等電子雜質）以及碳、氧、氮和鐵、銅、金、銀等重金屬原子產生。它們產生的能級往往在禁帶中間，所以稱為深能級。