N型半導體和P型半導體
發布時間:2011/11/2 10:28:41 訪問次數:5478
本征半導體雖然有自由電子和空穴兩種載流子,但數量少,導電能力仍然很弱。如果在本征半導體中摻人微量的雜質元素,可以使雜質半導體的導電能力得到改善,尋電性能將會大大提高,并受所摻雜質的類型和濃度控制,使半導體獲得重要的用途。由于摻人半導體中的雜質不同,雜質半導體可分為N型半導體和P型半導體兩大類。
1.N型半導體
在本征半導體硅(或鍺)中,HT7022 摻入微量的五價元素,如磷(P)。摻人的雜質并不改變本征半導體硅(或鍺)的晶體結構,只是半導體晶格點陣中的某些硅(或鍺)原子被磷原子所取代。五價元素的4個價電子與硅(或鍺)原子組成共價鍵后,將多余一個價電子,如圖1-5所示。這一多余的電子不受共價鍵的束縛,只需獲得較小的能量,就能掙脫原子核的束縛而成為自由電子。于是,半導體中自由電子的數量劇增。五價元素的原子因失去一個外層電子而成為正離子(注意此時它不產生空穴,不能像空穴那樣能被電子填充而移動參與導電,所以它不是載流子)。
雜質半導體中,除了雜質元素釋放出的自由電子外,半導體本身還存在本征激發所產生的電子一空穴對。由于增加了雜質元素所釋放出的自由電子數,導致這類雜質半導體中的自由電子數遠大于空穴數。自由電子導電成為此類雜質半導體的主要導電方式,故稱它為電子型半導體,簡稱N型半導體。在N型半導體中,電子為多數載流子(簡稱多子),空穴為少數載子(簡稱少子)。由于雜質原子可以提供自由電子,故又稱為施主原子。N型半導體主要靠自由電子導電,在本征半導體中摻入的雜質越鄉,所產生的自由電子數也越多,雜質半導體的導電能力就越強。
2.P型半導體
在本征半導體中摻入微量的三價雜質元素,如硼(B)。雜質原子取代晶體中某些晶格上的硅(或鍺)原子,三價元素的3個價電子與周圍4個原子組成共價鍵時,缺少一個電子而產生了空位,如圖1 -6所示。此空位不是空穴,所以不是載流子,但是鄰近的硅(或鍺)原子的價電子很容易來受主原子填補這個空位,于是在該價電子的原位上就產生了一個空穴,而三價元素卻因多得了一個電子而成了負離子。在室溫下,價電子幾乎能填滿雜質元素上的全部空位,而使其成為負離子,與此同時,半導體中產生了與雜質元素原子數相同的空穴,除此之外,半導體中還有因本征激發所產生的電子一空穴對。因此,在這類半導體中,空穴的數目遠大于自由電子的數目,導電是以空穴載流子為主,故稱空穴型半導體,簡稱P型半導體。P型半導體中的多子是空穴,少子為自由電子,主要靠空穴導電。與N型半導體相同,摻入的雜質越多,空穴的密度越高,導電能力就越強。因雜質原子中的空位吸收電子,故又稱為受主原子。
本征半導體雖然有自由電子和空穴兩種載流子,但數量少,導電能力仍然很弱。如果在本征半導體中摻人微量的雜質元素,可以使雜質半導體的導電能力得到改善,尋電性能將會大大提高,并受所摻雜質的類型和濃度控制,使半導體獲得重要的用途。由于摻人半導體中的雜質不同,雜質半導體可分為N型半導體和P型半導體兩大類。
1.N型半導體
在本征半導體硅(或鍺)中,HT7022 摻入微量的五價元素,如磷(P)。摻人的雜質并不改變本征半導體硅(或鍺)的晶體結構,只是半導體晶格點陣中的某些硅(或鍺)原子被磷原子所取代。五價元素的4個價電子與硅(或鍺)原子組成共價鍵后,將多余一個價電子,如圖1-5所示。這一多余的電子不受共價鍵的束縛,只需獲得較小的能量,就能掙脫原子核的束縛而成為自由電子。于是,半導體中自由電子的數量劇增。五價元素的原子因失去一個外層電子而成為正離子(注意此時它不產生空穴,不能像空穴那樣能被電子填充而移動參與導電,所以它不是載流子)。
雜質半導體中,除了雜質元素釋放出的自由電子外,半導體本身還存在本征激發所產生的電子一空穴對。由于增加了雜質元素所釋放出的自由電子數,導致這類雜質半導體中的自由電子數遠大于空穴數。自由電子導電成為此類雜質半導體的主要導電方式,故稱它為電子型半導體,簡稱N型半導體。在N型半導體中,電子為多數載流子(簡稱多子),空穴為少數載子(簡稱少子)。由于雜質原子可以提供自由電子,故又稱為施主原子。N型半導體主要靠自由電子導電,在本征半導體中摻入的雜質越鄉,所產生的自由電子數也越多,雜質半導體的導電能力就越強。
2.P型半導體
在本征半導體中摻入微量的三價雜質元素,如硼(B)。雜質原子取代晶體中某些晶格上的硅(或鍺)原子,三價元素的3個價電子與周圍4個原子組成共價鍵時,缺少一個電子而產生了空位,如圖1 -6所示。此空位不是空穴,所以不是載流子,但是鄰近的硅(或鍺)原子的價電子很容易來受主原子填補這個空位,于是在該價電子的原位上就產生了一個空穴,而三價元素卻因多得了一個電子而成了負離子。在室溫下,價電子幾乎能填滿雜質元素上的全部空位,而使其成為負離子,與此同時,半導體中產生了與雜質元素原子數相同的空穴,除此之外,半導體中還有因本征激發所產生的電子一空穴對。因此,在這類半導體中,空穴的數目遠大于自由電子的數目,導電是以空穴載流子為主,故稱空穴型半導體,簡稱P型半導體。P型半導體中的多子是空穴,少子為自由電子,主要靠空穴導電。與N型半導體相同,摻入的雜質越多,空穴的密度越高,導電能力就越強。因雜質原子中的空位吸收電子,故又稱為受主原子。
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