N型與P型半導體

1、 N型與P型半導體 什么是N型半導體，什么是P型半導體？ N型半導體也稱為電子型半導體。N型半導體即自由電子濃度遠大于空穴濃度的雜質(zhì)半導體。在純潔的硅晶體中摻入五價元素（如磷），使之取代晶格中硅原子的位置，就形成了N型半導體。在N型半導體中，自由電子為多子，空穴為少子，主要靠自由電子導電。自由電子主要由雜質(zhì)原子供應，空穴由熱激發(fā)形成。摻入的雜質(zhì)越多，多子（自由電子）的濃度就越高，導電性能就越強。P型半導體也稱為空穴型半導體。P型半導體即空穴濃度遠大于自由電子濃度的雜質(zhì)半導體。在純潔的硅晶體中摻入三價元素（如硼），使之取代晶格中硅原子的位子，就形成P型半導體。在P型半導體中，空穴為多子，自由電子

2、為少子，主要靠空穴導電?？昭ㄖ饕呻s質(zhì)原子供應，自由電子由熱激發(fā)形成。摻入的雜質(zhì)越多，多子（空穴）的濃度就越高，導電性能就越強。 摻入的雜質(zhì)越多，多子（空穴）的濃度就越高，導電性能就越強。 在純潔的硅晶體中摻入三價元素（如硼），使之取代晶格中硅原子的位置，就形成P型半導體。在P型半導體中，空穴為多子，自由電子為少子，主要靠空穴導電。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?？昭ㄖ饕呻s質(zhì)原子供應，自由電子由熱激發(fā)形成。 n型半導體就是在單晶硅中摻入5族元素雜質(zhì)，多子為電子， p型半導體是摻入3族雜質(zhì)，多子為空穴。 更深化的理解是通過轉(zhuǎn)變費米能級使得自由電子或空穴的占有率提升

3、，從而轉(zhuǎn)變半導體導電性能。 怎么使N型半導體變成P型半導體？什么條件下可以使N型半導體變成P型半導體？ N型半導體就是導電載流子是電子，P型半導體就是導電載流子是空穴。 N型半導體中之所以是電子導電是由于其在本征半導體基礎(chǔ)上進行了施主摻雜（例如在本征Si中摻入5價的磷元素） 而P型半導體中之所以是空穴導電是由于其在本征半導體基礎(chǔ)上進行了授主摻雜（例如在本征Si中摻入3價的硼元素） Si為4價 所以假設(shè)要想把磷摻雜量為X的N型半導體轉(zhuǎn)為P型當然就是在此N型半導體中摻入大于X量的磷（當然具體摻雜量與工藝及材料有關(guān)） 半導體的摻雜等工藝要在超凈間中進行，摻雜是半導體工藝中的一步，主要的摻雜方法有離子

4、注入和熱集中 半導體材料中形成pn結(jié),是不是肯定要先有p型半導體跟n型半導體? P型硅中是怎么形成pn結(jié)的?求解 是的。 P型半導體是在單晶硅（鍺）中參入微量三價元素，如的硼、銦、鎵或鋁等，就變成以空穴導電為主的半導體，即P型半導體。在P型半導體中，空穴(帶正電)叫多數(shù)載流子;電子(帶負電)叫少數(shù)載流子。 假如在硅或鍺等半導體材料中加入微量的磷、銻、砷等五價元素，就變成以電子導電為主的半導體，即N型半導體。在N型半導體中，電子(帶負電)叫多數(shù)載流子;空穴(帶正電)叫少數(shù)載流子。 pn結(jié)就是把這兩種半導體燒結(jié)在一起，由電子和空穴運動達到平衡后形成PN結(jié)，具有單向?qū)щ姷奶匦?，即二極管。若燒結(jié)成P-

5、N-P或N-P-N兩個PN結(jié)就是三極管。大規(guī)模集成電路也是這個原理制成的。 半導體材料的導電性并不好，在單一元素物質(zhì)的狀態(tài)下僅能維持有限的導電力量。這是由于在導帶的自由電子和在價帶的空穴的數(shù)目很有限。純硅（或鍺）必需加以轉(zhuǎn)變，增加自由電子或空穴數(shù)目，才能改進它們的導電性，才能運用在電子元件上。我們在這一節(jié)中，可以學到將雜質(zhì)加入純質(zhì)材料中，就能達到此目的。摻有雜質(zhì)的半導體材料，分為N型和P型兩種，是大部分電子元器件的主要組成部分。    在學習完這一節(jié)的內(nèi)容后，你應當能夠：說明N型和P型半導體材料的特性；定義摻雜的含義；解釋N型半導體如何形成；解釋P型半導體如何形成

6、；說明何謂多數(shù)載流子和少數(shù)載流子。   1.摻  雜    將定量的雜質(zhì)加入純質(zhì)半導體材料中，就可大幅提高硅和鍺的導電性。這個過程被稱為摻雜( doping)，可以增加材料中載流子（電子或空穴）的數(shù)目。摻有雜質(zhì)的半導體有兩種，就是N型和P型。   2.N型半導體    要增加純硅導電帶的電子數(shù)目，可加入五價的雜質(zhì)原子。具有五個價電子的原子有砷(As)、磷(P).鉍(Bi)和銻(Sb)。    如圖1.15所示，每一個五價原子（圖中所示為銻）都會與鄰近的四個

7、硅原子形成共價鍵。銻原子有四個價電子要與硅原子形成共價鍵，就舍多出一個價電子。這個多余的價電子就成為傳導電子，由于它不屬于任何原子。由于五價原子會放棄一個電子，所以又被稱為施主原子( donor atom)。憑借加入硅晶體的雜質(zhì)原子的數(shù)目，就能把握傳導電子的數(shù)目。這種摻雜過程所產(chǎn)生的傳導電子，并不會在價帶上留下空穴，由于這些傳導電子都是多出來的電子。                    

8、0;    既然大多數(shù)的載流子都是電子，硅（或鍺）摻雜入五價原子就成為N型半導體（N代表電子所帶的負電荷）。電子就稱為N型半導體中的多數(shù)載流子(majority carriers)。雖然N型半導體材料的多數(shù)載流子是電子，但是仍會有少數(shù)的空穴產(chǎn)生，這是由于熱擾動會產(chǎn)生電子一空穴對。這些空穴并不是由于加入五價雜質(zhì)原子而產(chǎn)生?？昭ㄔ贜型半導體材料中稱為少數(shù)載流子(minority carriers)。   3. P型半導體    要在純硅晶體中增加空穴的數(shù)目。可以加入三價的雜質(zhì)原子。具有三個價電子的原子有硼(B)、銦(I

9、n)和鎵(Ga)等。    如圖1.16所示，每一個三價原子（此圖中所示為硼）會與鄰近的四個硅原子形成共價鍵。硼原子的全部三個價電子都用于共價鍵，但是由于需要四個電子，因此每加入一個三價元素就會產(chǎn)生一個空穴。由于三價原子可以接牧電子，因此被視為受主原子( acceptor atom)。憑借加入硅晶體的三價雜質(zhì)原子的數(shù)目，就可以把握空穴的數(shù)目。由摻雜過程所產(chǎn)生的空穴，并不會伴隨產(chǎn)生傳導（自由）電子。              &

10、#160;             硅（或鍺）晶體摻雜三價原子后，由于大多數(shù)的載流子是空穴，就稱為P型半導體?？昭梢暈檎姾?，由于缺乏一個電子，相對地就會形成原子多一個正電荷。P型材料中的多數(shù)載流子是空穴。雖然P型半導體材料的多數(shù)載流子是空穴，LMV722MMX但是仍會有少數(shù)的自由電子產(chǎn)生，這是由于熱擾動產(chǎn)生的電子一空穴對。這些自由電子并不是由于加入三價雜質(zhì)原子而產(chǎn)生。電子在P型半導體材料中稱為少數(shù)載流子。 為什么光電倍增管的陰極材料要接受P型半導體? 對于P型半導體來說，由于其受主能帶靠近價帶，所以價帶中的電子很簡潔從光子吸取能量閱入主能帶，使價帶產(chǎn)生空穴參與導電。P型半導體帶電嗎？ "P型半導體即空穴濃度遠大于自由電子濃度的雜質(zhì)半導體",空穴不是相當于帶正電嗎，既然空穴濃度大于自由電子濃度，那么和電子中和以后，剩余的空穴不還是帶正電嗎？不帶電,半導體是受肯定條件影響才有電流的,其具體原理如下: P型半導