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N與P型半導體矽的區別
Published:
2023-11-03 00:00
Source:
半導體品體矽經(jīng)(jīng)過(guò)(guò)有目的的摻雜後(hòu)，引入了微量雜質(zhì)，成(chéng)爲非本征半導體，非本征半導體分爲N型和P型兩(liǎng)大類(lèi)。
N型晶體矽
當晶體矽中摻入微量雜質(zhì)Ⅴ族元素時(shí)，它的5個(gè)價(jià)電子與矽原子形成(chéng)4個(gè)共價(jià)鍵，Ⅴ族離子核多出一個(gè)正電荷，形成(chéng)正電中心，同時(shí)還(hái)多出一個(gè)價(jià)電子，這(zhè)個(gè)電子受正電中心束縛，形成(chéng)束縛態(tài)電子，其能(néng)級位于導帶底以下。
如下圖所示爲摻施主(磷)的N型半導體矽價(jià)鍵示意圖。由圖可見(jiàn)，一個(gè)矽原子被(bèi)具有5個(gè)價(jià)電子的V族元素磷原子取代時(shí)，磷原子與其鄰近的4個(gè)矽原子形成(chéng)共價(jià)鍵，多餘的一個(gè)電子則成(chéng)爲可導電的電子。
當電子獲得能(néng)量并掙脫V族雜質(zhì)原子的束縛時(shí)，變成(chéng)能(néng)導電的電子，同時(shí)形成(chéng)正電中心。這(zhè)種(zhǒng)能(néng)釋放電子到導帶形成(chéng)正電中心的雜質(zhì)原子稱(chēng)爲施主。圖中所示的能(néng)提供電子的磷原子就是施主。
由于矽中施主能(néng)提供電子，電子是帶負電荷的載流子，所以雜質(zhì)中以施主爲主的半導體矽稱(chēng)爲n(yōu)型半導體矽。
P型晶體矽
如下圖所示，顯示了隻有3個(gè)價(jià)電子的硼原子取代了矽原子，在與鄰近的矽原子形成(chéng)4個(gè)共價(jià)鍵時(shí)，需要接受一個(gè)電子，在價(jià)帶上就産生了一個(gè)帶正電荷的空穴。
這(zhè)種(zhǒng)形成(chéng)負電中心的Ⅲ族雜質(zhì)能(néng)接受價(jià)帶中的電子而在價(jià)帶中形成(chéng)空穴，因此被(bèi)稱(chēng)爲受主雜質(zhì)，其能(néng)級稱(chēng)爲受主能(néng)級，圖中所示的能(néng)接受電子的Ⅲ族雜質(zhì)硼原子就是受主。
可將(jiāng)空穴視爲帶正電荷的載流子。以能(néng)夠形成(chéng)帶正電荷的載流子的受主爲主的半導體稱(chēng)爲P型半導體矽。
當純矽中摻入施主雜質(zhì)（V族元素磷、砷、銻）時(shí)，可形成(chéng)N型矽，N型矽可導電的電子濃度遠大于可導電的空穴濃度，電流依靠電子輸運，電子爲多數載流子(簡(jiǎn)稱(chēng)多子)，空穴爲少數載流子(簡(jiǎn)稱(chēng)少子)。
當純矽中摻入受主雜質(zhì)（Ⅲ族元素硼、鋁、鎵）時(shí)，可形成(chéng)P型矽，P型矽空穴濃度遠大于電子濃度，電流依靠空穴運輸，空穴爲多子，電子爲少子。
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