半导体可以根据掺杂剂的种类进行分类。完全不含任何杂质且无晶格缺陷的纯净半导体称为本征半导体(intrinsic semiconductor);而根据掺杂元素的不同我们可以分为n型或p型半导体。
硅元素和锗元素位于第四主族,最外层有4个电子,结构稳定,是理想的半导体材料。我们把最外层具有5个电子的第五主族元素,如磷(P)、砷(As)或锑(Sb)作为杂质掺杂到硅中,即可制成n型半导体。第五主族元素中的5个电子的其中4个和硅结合,剩余的一个即可自由移动成为自由电子,而这个电子就是n型半导体的载流子,如图所示。
同理,把最外层具有3个电子的第三主族元素半导体,如硼(B)、镓(Ga)或铟(In)作为杂质掺杂到硅中,即可制成p型半导体。第三主族元素的3个电子和硅的3个电子结合,其中一个价电子将不足以使硅和硼键合,从而产生了缺少电子的空穴,这个空穴就是p型半导体的载流子,如图所示。
其中 “n” 代表负电,取自英文negative的首字母。 “p” 表示正电的意思,取自英文positive的首字母。
P型半导体参杂价电子为3的元素,一般为硼。因为硼的价电子比硅少一个,所以在共价键中少了一个电子,留下了空穴。空穴会吸引自由电子过来“入住”b体育,所以参与导电的是空穴。
N型半导体参杂价电子为5的元素,一般为砷。因为砷的价电子比硅多一个,所以在N型半导体中多了一个自由电子。自由电子在电场作用下会“四处移动”,所以参与导电的是自由电子。
物理学规定空穴带正电,电子带负电。根据英文positive和negative和某型半导体中多子的电性(主要参与导电的叫多子),取为P和N型半导体。
单晶硅导电性弱,但其电导率随温度的升高而增加。超纯的单晶硅书本征半导体,不导电。
N型半导体是向Si掺VA族元素(eg. P,As,Sb),电子是其导电的主要载流子。杂原子与Si成键后,五个电子中会有一个电子不受共价键束缚,形成自由电子。其导电性是由于自由电子。
P型半导体是向Si掺IIIA族元素(B,In),空穴是其导电的主要载流子。与Si形成共价键结构时,外围只有三个电子,比Si少一个电子而留下了一个空却,即空穴。当空穴被其他邻近的电子补上时,补位的电子原先的位置留下新的空穴,这个空穴的转移可视为正电荷的运动,成为能够导电的载流子。
以下是我的一些想法啦,希望能对同学有帮助。(为了方便理解,我就用大白话说了哈)
P和n型半导体,其实就是在本征半导体Si中掺东西,如果掺的是5价元素的,比如砷啊,磷啊这些,那么这就是n型,如果掺的3价的,比如说硼,那就是P型。
对于P型半导体,因为原来没掺杂的时候,Si它是4价,就可以想成,它有4个洞,当我们把一个3价的,比如说硼掺杂进去,它会把这个硅给替换掉,硼是带3个电子,4个洞但只填了3个,所以还多了个空的洞,所以P型半导体的多子就是空穴,少子呢就是电子了。而空穴被负电中心束缚,不能自由运动,但是这个束缚能力很弱的,加个小能量,空穴就能自己跑了,然后成导电的空穴了。
而这个硼替代了硅之后,就成了固定不动的负电中心,也就是我们说的受主离子,它带负电。为啥带负电呢,为了方便记忆,你可以想成因为多子是空穴,是正电的,所以中间这个负电中心带反电性,也就是负电。
那么对n型,给它掺杂5价的,把硅给替换了,它的电子填满4个洞,还多了个电子没有洞能填了,所以多子是电子,少子是空穴半导体。那5价的把硅替换,成了固定不动的的正电中心,也就是施主离子,带正电。电子也是是正电中心束缚,不能运动,但是正电中心对它的束缚太弱了,给个小能量,电子也能跑了,然后就成自由电子啦。
然后再到了后面的pn结,内建电场,可以想啊,N这边正施主,P那边负受主,所以内建电场从N指向P。
本征半导体掺杂的区别,p是positive,主要杂质是3价元素;n是negative,主要杂志是5价元素b体育。b体育
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