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施主能级英文解释翻译、施主能级的近义词、反义词、例句

英语翻译:

【化】 donor level; donor state

分词翻译:

施主的英语翻译:

almsgiver; benefactor

能级的英语翻译:

【化】 energy level

专业解析

在半导体物理学中,"施主能级"(英文:Donor Level)是指由掺入半导体中的施主杂质原子在禁带中引入的特定能级。这些杂质原子通过"施予"自由电子参与导电,从而改变半导体的电学性质。以下是详细解释:


一、核心定义与机制

  1. 施主杂质(Donor Impurity)

    指掺入本征半导体(如硅、锗)中的五价元素(如磷P、砷As)。其最外层有5个电子,与周围四价半导体原子(如硅)形成共价键时,会多余1个价电子。该电子受杂质原子核的束缚较弱,在室温下即可电离为自由电子 。

  2. 施主能级的位置

    施主能级位于半导体禁带内靠近导带底($E_C$)处,能量记为 $E_D$。电离过程可表示为:

    $$ D^0 rightarrow D^+ + e^- $$

    其中 $D^0$ 为中性施主,$e^-$ 为释放到导带的电子 。


二、对半导体性能的影响


三、与受主能级的对比

特性 施主能级(Donor Level) 受主能级(Acceptor Level)
杂质类型 五价元素(P, As) 三价元素(B, Al)
能级位置 靠近导带底 ($E_C$) 靠近价带顶 ($E_V$)
导电贡献 提供电子 →n型半导体 提供空穴 →p型半导体

四、实际应用

施主能级的设计是半导体器件的关键技术,例如:


参考资料

  1. 半导体物理学基础(西安电子科技大学出版社)
  2. IUPAC术语定义:Donor Level
  3. 施主杂质在硅中的电离能(《应用物理评论》)
  4. 能带工程与掺杂技术(Springer半导体材料手册)
  5. 半导体制造工艺(IEEE电子器件学会)
  6. PN结工作原理(《自然·电子学》)

网络扩展解释

施主能级是半导体物理中的重要概念,主要与杂质掺杂相关,具体解释如下:

  1. 定义与特性 施主能级指被施主杂质束缚的电子的能量状态。当该能级被电子占据时呈电中性,未被占据时带正电。例如在硅(Si)中掺入磷(P)等五价元素时,磷的价电子形成施主能级,该能级位于禁带中靠近导带底的位置。

  2. 物理作用 施主能级的电子只需较小能量(约十几至几十毫电子伏)即可跃迁到导带,成为自由电子导电。这一特性使施主杂质成为n型半导体的主要掺杂来源。

  3. 实际应用 在n型半导体中(如掺磷的硅),施主能级电离后释放电子,使材料主要依赖电子导电。施主能级的存在显著降低了半导体的电阻率。

  4. 对比受主能级 与受主能级(带负电时被电子占据)相反,施主能级带正电时处于未占据状态。两者分别对应半导体中的电子供体(施主)和空穴供体(受主)。

扩展说明:施主能级的位置直接影响半导体导电类型。例如,砷化镓(GaAs)中的硅杂质作为施主时,其能级位于导带下方约0.006 eV处,极易电离形成电子导电。

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