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【科普】什么是N型半導體和P型半導體?它們各有什么特點?

【科普】什么是N型半導體和P型半導體?它們各有什么特點?

2021-11-19 14:04:39 0

什么是N型半導體與P型半導體?


N型半導體也被稱為電子型半導體,它(們)是自由電子濃度遠大于空穴濃度的雜質半導體.


N型半導體靠電子導電,在半導體材料中摻入微量磷、砷、銻等元素后,半導體材料中就會產生很多帶負電的電子,使半導體中自由電子的濃度大大高于空穴濃度.


摻雜、缺陷,都可以造成導帶中電子濃度的增高.對于硅、鍺類半導體材料,摻雜磷、砷、銻等Ⅴ族元素,當雜質原子以替位方式取代晶格中的鍺、硅原子時,可提供除滿足共價鍵配位以外的一個多余電子,這就形成了半導體中導帶電子濃度的增加,該類雜質原子稱為施主.Ⅲ-Ⅴ族化合物半導體的施主往往采用Ⅳ或Ⅵ族元素.某些氧化物半導體,如ZnO、Ta2O5等,其化學配比往往呈現缺氧.這些氧空位能表現出施主的作用,因而該類氧化物通常呈電子導電性,即是N型半導體,真空加熱,能進一步加強缺氧的程度,這表現為更強的電子導電性.


P型半導體也叫空穴型半導體,是以帶正電的空穴導電為主的半導體,或者說是空穴濃度遠大于自由電子濃度的雜質半導體.


在純凈的硅晶體中摻入微量三價元素(如硼、鋁、銦),由于這些三價元素周圍有3個價電子,與周圍4價硅原子組成共價結合時缺少一個電子,形成一個空穴,取代了晶格中硅原子的位置.在P型半導體中,空穴為多子,自由電子為少子,空穴相當于帶正電的粒子,在這類半導體的導電中起主要作用.


由于P型半導體中正電荷量與負電荷量相等,故P型半導體呈電中性.


N型半導體與P型半導體各有什么特點?


半導體中有兩種載流子——價帶中的空穴和導帶中的電子.


如前所述,以電子導電為主的半導體就稱之為N型半導體,與N型半導體相對的,是以空穴導電為主的P型半導體.這其中,「N」表示負電,取自英文Negative的第一個字母.在N型半導體中,參與導電的 (即導電載體) 主要是帶負電的電子,這些電子來自半導體中的施主.凡摻有施主雜質或施主數量多于受主的半導體都是N型半導體.例如,含有適量五價元素磷、砷、銻等的鍺或硅等半導體.


由于N型半導體中正電荷量與負電荷量相等,所以N型半導體呈電中性.自由電子主要由雜質原子提供,空穴由熱激發形成.摻入的雜質越多,多子(自由電子)的濃度就越高,導電性能就越強.


「P」表示正電的意思,取自英文Positive的第一個字母.在這類半導體中,參與導電的(即電荷載體)主要是帶正電的空穴,這些空穴來自半導體中的受主.因此凡摻有受主雜質或受主數量多于施主的半導體都是P型半導體.例如,含有適量三價元素硼、銦、鎵等的半導體就是P型半導體.


由于P型半導體中正電荷量與負電荷量相等,故P型半導體呈電中性.空穴主要由雜質原子提供,自由電子由熱激發形成.摻入的雜質越多,多子(空穴)的濃度就越高,導電性能就越強.

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