杂质半导体及其分类

半导体的导电能力除了与温度有关外，还与半导体内部所含的杂质有关。在本征半导体中掺入微量的杂质，可以使杂质半导体的导电能力得到改善，并受所掺杂质的类型和浓度控制，使半导体获得重要的用途。由于掺入半导体中的杂质不同，杂质半导体可分为N型和P型半导体两大类。

1.N型半导体

在本征半导体硅（或锗）中，掺入微量的五价元素，如磷（P）。掺入的杂质并不改变本征半导体硅（或锗）的晶体结构，只是半导体晶格点阵中的某些硅（或锗）原子被磷原子所取代。五价元素的四个价电子与硅（或锗）原子组成共价键后、将会多余一个价电子如图5-3所示。这一多余的电子不受共价键的束缚，只需获得较小的能量，就能挣脱原子核的束缚而成为自由电子。于是，半导体中自由电子的数量剧增

图5-3 N型半导体

五价元素的原子团因失去电子而成为正离子，但它不产生空穴，不能像空穴那样能被电子填充而移动参与导电，所以它不是载流子。

杂质半导体中，除了杂质元素施放出的自由电子外，半导体本身还存在着本征激发所产生的电子-空穴对。由于增加了杂质元素所施放出的自由电子数，导致这类杂质半导体中的自由电子数大于空穴数。自由电子导电成为此类杂质半导体的主要导电方式，故称为电子型半导体，简称N型半导体。

在N型半导体中，电子为多数载流子（简称多子），空穴为少数载流子（简称少子）。由于杂质原子可以提供电子，故称为施主原子。N型半导体主要靠自由电子导电，在本征半导体中掺入的杂质越多，所产生的自由电子数也越多，杂质半导体的导电能力就越强。(www.xing528.com)

2.P型半导体

图5-4 P型半导体

在本征半导体中掺入微量的三价杂质元素，如硼（B）。杂质原子取代晶体中某些晶格上的硅（或锗）原子，三价元素的三个价电子与周围四个原子组成共价键时，缺少一个电子而产生了空位，如图5-4所示。此空位不是空穴，所以不是载流子，但是邻近的硅（或锗）原子的价电子很容易来填补这个空位，于是在该价电子的原位上就产生了一个空穴，而三价元素却因多得了一个电子而成了负离子。

在室温下，价电子几乎能填满杂质元素上的全部空位，而使其成为负离子，与此同时，半导体中产生了与杂质元素原子数相同的空穴，除此之外，半导体中还有因本征激发所产生的电子-空穴对。所以，在这类半导体中，空穴的数目远大于自由电子的数目，导电是以空穴载流子为主，故称空穴型半导体，简称P型半导体。

P型半导体中的多子是空穴，少子为自由电子，主要靠空穴导电。与N型半导体相同，掺入的杂质越多，空穴的溶度越高，导电能力就越强。因杂质原子中的空位吸收电子，故称之为受主原子。