P型半導體和N型半導體的形成
2021-02-13 設備管理諮詢站
半導體的導電原理
不含雜質的半導體稱為本徵半導體。半導體矽和鍺的最外層電子有四個，故而稱它為四價元素，每一個外層電子稱為價電子。為了處於穩定狀態，單晶矽和單晶鍺中的每個原子的四個價電子都要和相鄰原子的價電子配對，形成所謂的共價鍵，如右圖所示。
但是共價鍵中的電子並不像絕緣體中的電子結合的那樣緊，由於能量激發（如光照、溫度變化），一些電子就能掙脫原有的束縛而成為自由電子。與此同時，某處共價鍵中失去一個電子，相應地就留下一個空位，稱為空穴。自由電子和空穴總是成對出現的。
如果在本徵半導體兩端加以電壓，則會有兩種數量相等的運載電荷的粒子（稱作載流子）產生電流。一種是由自由電子向正極移動，形成的電子電流；另一種是空穴向負極移動形成的空穴電流，
如右圖所示。空穴電流的形成好像電影場中，前排座位空著，由後排人逐個往前填補人，人向前運動，空位向後運動一樣。因此，在半導體中同時存在著電子導電和空穴導電，但由於這兩種載流子數量很少，所以本徵半導體導電能力遠不如金屬中的自由電子。
如果在本徵半導體中摻入少量的雜質，半導體的導電性能將會大大的改善。在純淨的半導體矽（Si）中摻入少量的五價磷（P）或三價硼（B）元素，就構成了電子型半導體（簡稱N型半導體）和空穴型半導體（簡稱P型半導體）。
在純淨半導體中摻入原子外層有三個電子的硼元素。硼原子與相鄰矽原子形成共價鍵時，因缺少一個電子耳多一個空穴。如右圖所示每摻入一個硼原子就有一個空穴，這種半導體稱為P型半導體。在P型半導體中，空穴佔多數，自由電子佔少數，空穴是多數載流子。
同理在純淨的半導體矽中摻入原子外層有五個電子的磷元素，就形成了N型半導體。
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