【科普】什么是N型半导体和P型半导体?它们各有什么特点?

什么是N型半导体与P型半导体?

N型半导体也被称为电子型半导体,它(们)是自由电子浓度远大于空穴浓度的杂质半导体.

N型半导体靠电子导电,在半导体材料中掺入微量磷、砷、锑等元素后,半导体材料中就会产生很多带负电的电子,使半导体中自由电子的浓度大大高于空穴浓度.

掺杂、缺陷,都可以造成导带中电子浓度的增高.对于硅、锗类半导体材料,掺杂磷、砷、锑等Ⅴ族元素,当杂质原子以替位方式取代晶格中的锗、硅原子时,可提供除满足共价键配位以外的一个多余电子,这就形成了半导体中导带电子浓度的增加,该类杂质原子称为施主.Ⅲ-Ⅴ族化合物半导体的施主往往采用Ⅳ或Ⅵ族元素.某些氧化物半导体,如ZnO、Ta2O5等,其化学配比往往呈现缺氧.这些氧空位能表现出施主的作用,因而该类氧化物通常呈电子导电性,即是N型半导体,真空加热,能进一步加强缺氧的程度,这表现为更强的电子导电性.

P型半导体也叫空穴型半导体,是以带正电的空穴导电为主的半导体,或者说是空穴浓度远大于自由电子浓度的杂质半导体.

在纯净的硅晶体中掺入微量三价元素(如硼、铝、铟),由于这些三价元素周围有3个价电子,与周围4价硅原子组成共价结合时缺少一个电子,形成一个空穴,取代了晶格中硅原子的位置.在P型半导体中,空穴为多子,自由电子为少子,空穴相当于带正电的粒子,在这类半导体的导电中起主要作用.

由于P型半导体中正电荷量与负电荷量相等,故P型半导体呈电中性.

N型半导体与P型半导体各有什么特点?

半导体中有两种载流子——价带中的空穴和导带中的电子.

如前所述,以电子导电为主的半导体就称之为N型半导体,与N型半导体相对的,是以空穴导电为主的P型半导体.这其中,「N」表示负电,取自英文Negative的第一个字母.在N型半导体中,参与导电的 (即导电载体) 主要是带负电的电子,这些电子来自半导体中的施主.凡掺有施主杂质或施主数量多于受主的半导体都是N型半导体.例如,含有适量五价元素磷、砷、锑等的锗或硅等半导体.

由于N型半导体中正电荷量与负电荷量相等,所以N型半导体呈电中性.自由电子主要由杂质原子提供,空穴由热激发形成.掺入的杂质越多,多子(自由电子)的浓度就越高,导电性能就越强.

「P」表示正电的意思,取自英文Positive的第一个字母.在这类半导体中,参与导电的(即电荷载体)主要是带正电的空穴,这些空穴来自半导体中的受主.因此凡掺有受主杂质或受主数量多于施主的半导体都是P型半导体.例如,含有适量三价元素硼、铟、镓等的半导体就是P型半导体.

由于P型半导体中正电荷量与负电荷量相等,故P型半导体呈电中性.空穴主要由杂质原子提供,自由电子由热激发形成.掺入的杂质越多,多子(空穴)的浓度就越高,导电性能就越强.