N型半导体和P型半导体
发布时间:2011/11/2 10:28:41 访问次数:5535
本征半导体虽然有自由电子和空穴两种载流子,但数量少,导电能力仍然很弱。如果在本征半导体中掺人微量的杂质元素,可以使杂质半导体的导电能力得到改善,寻电性能将会大大提高,并受所掺杂质的类型和浓度控制,使半导体获得重要的用途。由于掺人半导体中的杂质不同,杂质半导体可分为N型半导体和P型半导体两大类。
1.N型半导体
在本征半导体硅(或锗)中,HT7022 掺入微量的五价元素,如磷(P)。掺人的杂质并不改变本征半导体硅(或锗)的晶体结构,只是半导体晶格点阵中的某些硅(或锗)原子被磷原子所取代。五价元素的4个价电子与硅(或锗)原子组成共价键后,将多余一个价电子,如图1-5所示。这一多余的电子不受共价键的束缚,只需获得较小的能量,就能挣脱原子核的束缚而成为自由电子。于是,半导体中自由电子的数量剧增。五价元素的原子因失去一个外层电子而成为正离子(注意此时它不产生空穴,不能像空穴那样能被电子填充而移动参与导电,所以它不是载流子)。
杂质半导体中,除了杂质元素释放出的自由电子外,半导体本身还存在本征激发所产生的电子一空穴对。由于增加了杂质元素所释放出的自由电子数,导致这类杂质半导体中的自由电子数远大于空穴数。自由电子导电成为此类杂质半导体的主要导电方式,故称它为电子型半导体,简称N型半导体。在N型半导体中,电子为多数载流子(简称多子),空穴为少数载子(简称少子)。由于杂质原子可以提供自由电子,故又称为施主原子。N型半导体主要靠自由电子导电,在本征半导体中掺入的杂质越乡,所产生的自由电子数也越多,杂质半导体的导电能力就越强。
2.P型半导体
在本征半导体中掺入微量的三价杂质元素,如硼(B)。杂质原子取代晶体中某些晶格上的硅(或锗)原子,三价元素的3个价电子与周围4个原子组成共价键时,缺少一个电子而产生了空位,如图1 -6所示。此空位不是空穴,所以不是载流子,但是邻近的硅(或锗)原子的价电子很容易来受主原子填补这个空位,于是在该价电子的原位上就产生了一个空穴,而三价元素却因多得了一个电子而成了负离子。在室温下,价电子几乎能填满杂质元素上的全部空位,而使其成为负离子,与此同时,半导体中产生了与杂质元素原子数相同的空穴,除此之外,半导体中还有因本征激发所产生的电子一空穴对。因此,在这类半导体中,空穴的数目远大于自由电子的数目,导电是以空穴载流子为主,故称空穴型半导体,简称P型半导体。P型半导体中的多子是空穴,少子为自由电子,主要靠空穴导电。与N型半导体相同,掺入的杂质越多,空穴的密度越高,导电能力就越强。因杂质原子中的空位吸收电子,故又称为受主原子。
本征半导体虽然有自由电子和空穴两种载流子,但数量少,导电能力仍然很弱。如果在本征半导体中掺人微量的杂质元素,可以使杂质半导体的导电能力得到改善,寻电性能将会大大提高,并受所掺杂质的类型和浓度控制,使半导体获得重要的用途。由于掺人半导体中的杂质不同,杂质半导体可分为N型半导体和P型半导体两大类。
1.N型半导体
在本征半导体硅(或锗)中,HT7022 掺入微量的五价元素,如磷(P)。掺人的杂质并不改变本征半导体硅(或锗)的晶体结构,只是半导体晶格点阵中的某些硅(或锗)原子被磷原子所取代。五价元素的4个价电子与硅(或锗)原子组成共价键后,将多余一个价电子,如图1-5所示。这一多余的电子不受共价键的束缚,只需获得较小的能量,就能挣脱原子核的束缚而成为自由电子。于是,半导体中自由电子的数量剧增。五价元素的原子因失去一个外层电子而成为正离子(注意此时它不产生空穴,不能像空穴那样能被电子填充而移动参与导电,所以它不是载流子)。
杂质半导体中,除了杂质元素释放出的自由电子外,半导体本身还存在本征激发所产生的电子一空穴对。由于增加了杂质元素所释放出的自由电子数,导致这类杂质半导体中的自由电子数远大于空穴数。自由电子导电成为此类杂质半导体的主要导电方式,故称它为电子型半导体,简称N型半导体。在N型半导体中,电子为多数载流子(简称多子),空穴为少数载子(简称少子)。由于杂质原子可以提供自由电子,故又称为施主原子。N型半导体主要靠自由电子导电,在本征半导体中掺入的杂质越乡,所产生的自由电子数也越多,杂质半导体的导电能力就越强。
2.P型半导体
在本征半导体中掺入微量的三价杂质元素,如硼(B)。杂质原子取代晶体中某些晶格上的硅(或锗)原子,三价元素的3个价电子与周围4个原子组成共价键时,缺少一个电子而产生了空位,如图1 -6所示。此空位不是空穴,所以不是载流子,但是邻近的硅(或锗)原子的价电子很容易来受主原子填补这个空位,于是在该价电子的原位上就产生了一个空穴,而三价元素却因多得了一个电子而成了负离子。在室温下,价电子几乎能填满杂质元素上的全部空位,而使其成为负离子,与此同时,半导体中产生了与杂质元素原子数相同的空穴,除此之外,半导体中还有因本征激发所产生的电子一空穴对。因此,在这类半导体中,空穴的数目远大于自由电子的数目,导电是以空穴载流子为主,故称空穴型半导体,简称P型半导体。P型半导体中的多子是空穴,少子为自由电子,主要靠空穴导电。与N型半导体相同,掺入的杂质越多,空穴的密度越高,导电能力就越强。因杂质原子中的空位吸收电子,故又称为受主原子。
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