杂质半导体的特性与应用

在本征半导体中掺入微量的杂质元素，就能制成具有特定导电性能的杂质半导体.根据掺入杂质元素性质的不同，杂质半导体可分为N型半导体和P型半导体两大类.

1.N型半导体

在本征半导体硅（锗）中掺入微量的五价元素，如磷（P），由于掺入磷的数量相对硅原子数量极少，所以本征半导体晶体结构不会改变，只是晶体结构中某些位置上的硅原子被磷原子取代，在磷原子的五个价电子中，只需四个价电子与相邻的四个硅原子组成共价键结构，多余的一个价电子不参加共价键，只受磷原子核的微弱吸引，很容易脱离磷原子而成为自由电子，磷原子则因失去了一个电子变成了正离子，称为空间电荷，如图4-4（a）所示.每掺入一个磷原子就增加一个自由电子，由于掺入磷原子的绝对数量很多，因此自由电子的数量很多.这种半导体以自由电子导电为主，因而称为电子导电型半导体，简称N型半导体.其中自由电子为多数载流子，空穴为少数载流子.

2.P型半导体(www.xing528.com)

在本征半导体硅（锗）中掺入微量的三价元素，如硼（B），由于掺入硼的数量相对硅原子数量极少，所以本征半导体晶体结构不会改变，只是晶体结构中某些位置上的硅原子被硼原子取代，而硼原子只能提供三个价电子，它与相邻的四个硅原子组成共价键时，必有一个共价键因缺少一个电子而出现空穴，这个空穴将吸引邻近的价电子来填补，因而使硼原子成为负离子（空间电荷），如图4-4（b）所示.一个硼原子就增加一个空穴，由于掺入硼原子的绝对数量很多，因此空穴的数量很多，这种半导体以空穴导电为主，因而称为空穴导电型半导体，简称P型半导体.其中空穴为多数载流子，自由电子为少数载流子.

图4-4　N型半导体和P型半导体