【化】 donor level; donor state
almsgiver; benefactor
【化】 energy level
在半導體物理學中，"施主能級"（英文：Donor Level）是指由摻入半導體中的施主雜質原子在禁帶中引入的特定能級。這些雜質原子通過"施予"自由電子參與導電，從而改變半導體的電學性質。以下是詳細解釋：
施主雜質（Donor Impurity）
指摻入本征半導體（如矽、鍺）中的五價元素（如磷P、砷As）。其最外層有5個電子，與周圍四價半導體原子（如矽）形成共價鍵時，會多餘1個價電子。該電子受雜質原子核的束縛較弱，在室溫下即可電離為自由電子 。
施主能級的位置
施主能級位于半導體禁帶内靠近導帶底（$E_C$）處，能量記為 $E_D$。電離過程可表示為：
$$ D^0 rightarrow D^+ + e^- $$
其中 $D^0$ 為中性施主，$e^-$ 為釋放到導帶的電子 。
| 特性 | 施主能級（Donor Level） | 受主能級（Acceptor Level） |
|---|---|---|
| 雜質類型 | 五價元素（P, As） | 三價元素（B, Al） |
| 能級位置 | 靠近導帶底 ($E_C$) | 靠近價帶頂 ($E_V$) |
| 導電貢獻 | 提供電子 →n型半導體 | 提供空穴 →p型半導體 |
施主能級的設計是半導體器件的關鍵技術，例如：
參考資料
施主能級是半導體物理中的重要概念，主要與雜質摻雜相關，具體解釋如下：
定義與特性 施主能級指被施主雜質束縛的電子的能量狀态。當該能級被電子占據時呈電中性，未被占據時帶正電。例如在矽（Si）中摻入磷（P）等五價元素時，磷的價電子形成施主能級，該能級位于禁帶中靠近導帶底的位置。
物理作用 施主能級的電子隻需較小能量（約十幾至幾十毫電子伏）即可躍遷到導帶，成為自由電子導電。這一特性使施主雜質成為n型半導體的主要摻雜來源。
實際應用 在n型半導體中（如摻磷的矽），施主能級電離後釋放電子，使材料主要依賴電子導電。施主能級的存在顯著降低了半導體的電阻率。
對比受主能級 與受主能級（帶負電時被電子占據）相反，施主能級帶正電時處于未占據狀态。兩者分别對應半導體中的電子供體（施主）和空穴供體（受主）。
擴展說明：施主能級的位置直接影響半導體導電類型。例如，砷化镓（GaAs）中的矽雜質作為施主時，其能級位于導帶下方約0.006 eV處，極易電離形成電子導電。
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