半导体掺杂是什么意思

半导体掺杂是指在纯净的半导体材料中 intentionally 加入特定杂质元素，改变其电学性质。硅晶体中加入磷原子会提供自由电子，形成n型半导体；加入硼原子则产生空穴，形成p型半导体。掺杂浓度精确控制，每立方厘米可添加10^15到10^19个杂质原子，直接影响导电能力。现代芯片制造中，掺杂通过离子注入实现，能量控制从几千到几百万电子伏特，深度可达纳米级。

掺杂工艺决定了半导体器件的基本功能。晶体管源漏区的n型与p型区域通过精确掺杂形成，PN结的单向导电特性源于掺杂形成的内建电场。太阳能电池中，掺杂浓度梯度产生电场，分离光生电子空穴对。LED的发光效率与掺杂浓度密切相关，过高或过低都会影响光输出。掺杂还影响半导体材料的载流子迁移率，决定器件开关速度。现代处理器中，不同区域掺杂浓度差异可达10^4倍，实现复杂电路功能。