电工电子技术-本征半导体和杂质半导体

杂质半导体的示意表示法
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P型半导体
+ +++++ + +++++ + +++++ + +++++
N型半导体
本征半导体在绝对温度T＝0K和没有外界影响的条件下，
价电子全部束缚在共价键中，没有可以运动的带电粒子（即 载流子），它的导电能力为0，相当于绝缘体。
当温度升高或受光照时，半导体共价键中的价电子会从外
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界获得一定能量，少数价电子将挣脱共价键的束缚，成为自由
电子，同时在原来共价键的相应位置上留下一个空位，这个空
9.1.2 本征半导体和杂质半导体
1．本征半导体
现代电子学中，用的最多的半导体是硅和锗，它们的最 外层电子（价电子）都是四个。
Ge
Si
通过一定的工艺过程，可以将半导体制成晶体。完全纯净 的、结构完整的半导体晶体，称为本征半导体。
硅和锗的晶体结构
将锗和硅材料提纯并形成单晶体后，所有原子便基本上整 齐排列了，其平面示意图如下图所示。
位称为空穴。
在本征半导体中，自由电
子和空穴是成对出现的，电子
与空穴的数量总是相等的，称
为电子—空穴对。
把在热或光的作用下，本
征半导体中产生电子—空穴对
的现象称为本征激发。
本征半导体的导电机理
载流子：自由电子、空穴
+4
+4
+4
+4
在其它力的作用下，空穴 吸引临近的电子来填补，这样 的结果相当于空穴的迁移，认 为空穴是一种带正电荷的载流 子，它所带的电荷和电子的电 荷大小相等，符号相反。
（2）P型半导体
在本征半导体硅（或锗）中掺入 微量三价元素硼，由于硼原子只有3个 价电子，它与周围硅原子组成共价键 时，因缺少一个价电子而形成一个空 穴，相邻的价电子很容易填补这个空 穴，形成新的空穴。这种半导体导电 主要靠空穴，所以称为空穴型半导体 或P型半导体，如下图所示。P型半导 体中，空穴是多子，自由电子是少子。
本征半导体的导电能力取 决于载流子的浓度。
2．杂质半导体
掺入杂质的半导体称为杂质半导体。根据掺入的杂质不 同，杂质半导体可分为N型半导体和P型半导体两种。 （1）N型半导体
在本征半导体硅（或锗）中掺 入微量五价元素磷，由于磷原子有5 个价电子，它与周围的硅原子组成 共价键时，多余的一个价电子很容 易摆脱原子核的束缚成为自由电子。 这种半导体导电主要靠电子，所以 称为电子型半导体或N型半导体，如 下图所示。N型半导体中，自由电子 是多子，空穴是少子。