半导体：本征、P型、N型
半导体的特性
一、本征半导体的导电特性1.导体、绝缘体和半导体自然界中的物质从其电结构和导电性能上区分，可分为导体、绝缘体和半导体。
如金、银、铜、铝、铁等金属材料很容易导电，我们称它们为导休。
导体的电阻率小于10-6cm。
如陶瓷、云母、塑料、橡胶等物质很难导电，我们称它们为绝缘体。
绝缘体的电阻率大于108cm。
有一类物质，如硅、锗、硒、硼及其一部分化合物等，它们的导电能力介于导体和绝缘体之间，故称之为半导体。
半导体的电阻率在10-6～108之间。
众所周知，导体具有良好的导电性，绝缘体具有良好的绝缘性，它们都是很好的电工材料。
我们用导体制成电线，用绝缘体来防止电的浪费和保障安全。
而半导体却在很长时间被人们所不齿，因为它的导电性能不好，绝缘性能又差。
然而它的不公正待遇随着人们对它所产生的愈来愈浓厚的兴趣消失了，它终于登上了大雅之堂！这是为什么呢？这是因为它具有一些可以被人们所利用的奇妙特性。
半导体在不同情况下，导电能力会有很大差别，有时犹如导体。
在什么情况下呢？①掺杂：在纯净的半导体中适当地掺入极微量（百万分之一）的杂质，就可以引起其导电能力成百万倍的增加。
②温度：当温度稍有变化，半导体的导电能力就会有显著变化。
如温度稍有增高，半导体的电阻率就会显著减小。
同理光照也会影响半导体的导电能力。
2.本征半导体的原子结构本征半导体——非常纯净且原子排列整齐的半导体。
（纯度约为99.999999999%。
即杂质含量为10的9次方分之一。
）硅原子一14个带负电的电子围绕带正电的原子核运动，并按一定的规律分布在三层电子轨道上。
锗原子一32个带负电的电子围绕带正电的原子核运动，并按一定的规律分布在四层电子轨道上。
由于原子核带正电与电子电量相等，正常情况下原子呈中性。
由于内层电子受核的束缚较大，很少有离开运动轨道的可能。
所以它们和原子核一起组成惯性核。
外层电子受原子核的束缚较小。
叫做价电子。
硅、锗都有四个价电子，故都是四价元素，其简化图见电子课件。
P型半导体与N型半导体
例2
本征半导体是一种有趣的材料，只要在掺入少量、定量的特定掺杂质原子后，就显示半导体的真正能力，能明显地改变半导体的电化学特性。掺入杂质的半导体称为非本征半导体。半导体中的杂质可以分为施主杂质和受主杂质，也可分为浅能级杂质和深能级杂质。
*
理论分析认为
由于杂质和缺陷的存在，会使严格按周期排列的原子所产生的周期性势场受到破坏，有可能在禁带中引入允许电子存在的能量状态（即能级），从而对半导体的性质产生决定性的影响。
情况一
*
情况二
当NA»ND时，施主能级上的全部电子跃迁到受主能级上后，受主能级还有(NA-ND)个空穴，它们可以跃迁到价带成为导电空穴，所以，p=NA-ND ≈NA，半导体是P型的
*
有效杂质浓度
经过补偿之则（ND-NA）为有效施主浓度； 当NA >ND时，则（NA-ND）为有效受主浓度。
间隙式杂质
替位式杂质
*
两种杂质的特点
间隙式杂质 原子半径一般比较小，如锂离子（Li+）的半径为0.68 Å，所以锂离子进入硅、锗、砷化镓后以间隙式杂质的形式存在。 替位式杂质 原子的半径与被取代的晶格原子的半径大小比较相近，且它们的价电子壳层结构也比较相近。如硅、锗是Ⅳ族元素，与Ⅲ、Ⅴ族元素的情况比较相近，所以Ⅲ、Ⅴ族元素在硅、锗晶体中都是替位式杂质。
利用杂质补偿的作用，就可以根据需要用扩散或离子注入等方法来改变半导体中某一区域的导电类型，以制备各种器件。
若控制不当，会出现ND≈NA的现象，这时，施主电子刚好填充受主能级，虽然晶体中杂质可以很多，但不能向导带和价带提供电子和空穴，（杂质的高度补偿）。这种材料容易被误认为是高纯度的半导体，实际上却含有很多杂质，性能很差。
*
P型和N型半导体
P型和N型半导体P型和N型半导体如果杂质是周期表中第Ⅲ族中的⼀种元素──受主杂质，例如硼或铟，它们的价电⼦带都只有三个电⼦，并且它们传导带的最⼩能级低于第Ⅳ族元素的传导电⼦能级。
因此电⼦能够更容易地由锗或硅的价电⼦带跃迁到硼或铟的传导带。
在这个过程中，由于失去了电⼦⽽产⽣了⼀个正离⼦，因为这对于其它电⼦⽽⾔是个“空位”，所以通常把它叫做“空⽳”，⽽这种材料被称为“P”型半导体。
在这样的材料中传导主要是由带正电的空⽳引起的，因⽽在这种情况下电⼦是“少数载流⼦”。
如图1所⽰。
N型半导体如果掺⼊的杂质是周期表第V族中的某种元素──施主杂质，例如砷或锑，这些元素的价电⼦带都有五个电⼦，然⽽，杂质元素价电⼦的最⼤能级⼤于锗（或硅）的最⼤能级，因此电⼦很容易从这个能级进⼊第Ⅳ族元素的传导带。
这些材料就变成了半导体。
因为传导性是由于有多余的负离⼦引起的，所以称为“N”型。
也有些材料的传导性是由于材料中有多余的正离⼦，但主要还是由于有⼤量的电⼦引起的，因⽽（在N型材料中）电⼦被称为“多数载流⼦”。
如图2所⽰。
P型和N型半导体的应⽤由P型半导体或N型半导体单体构成的产品有热敏电阻器、压敏电阻器等电阻体。
由P型与N型半导体结合⽽构成的单结半导体元件，最常见的是⼆极管；此外，FET也是单结元件。
PNP或NPN以及形成双结的半导体就是晶体管。
（1）⽤于LEDLED在20世纪60年代诞⽣后就被认定是荧光灯管、灯泡等照明设备的终结者，甚⾄有⼈认为LED将会开创⼀个新的照明时代，最终出现在所有需要照明的场合。
LED的⼯作原理和我们常见的⽩炽灯、荧光灯完全不同，LED从本质上来说是⼀种半导体器件。
LED的核⼼部分是由P型半导体和N型半导体组成的晶⽚，在P型半导体和N型半导体的交界⾯就会出现⼀个具有特殊导电性能的薄层，也就是常说的PN结(PN Junction Transistors)。
PN结可以对P型半导体和N型半导体中多数载流⼦的扩散运动产⽣阻⼒，当对PN结施加正向电压时，电流从LED的阳极流向阴极，⽽在PN结中少数载流⼦与多数载流⼦进⾏复合，多余的能量就会转变成光⽽释放出来。
半导体物理(名词解释)
共有化运动:在半导体中，由于原子之间的相互作用，电子不再局限于某个原子，而是可以在整个晶体中自由运动的现象能带特点：分裂的每一个能带称为允带。
允带间的能量范围称为禁带内层原子受到的束缚强，共有化运动弱，能级分裂小，能带窄，外层原子受束缚弱，共有化运动强，能级分裂明显，能带宽价带是指晶体中最低能量的，能带其中的电子通常被束缚在原子或分子中，不能自由移动导带是指晶体中能量较高的，能带其中的电子可以自由移动并参与导电禁带是指晶体中价带和导带之间的能量区域，其中不存在允许的电子能量状态允带是指晶体中允许电子存在的能量状态所组成的能带本征激发：价带上的电子被激发成为准自由电子，即价带电子激发成为导带电子的过程有效质量体现了晶格周期性势场的影响能带底部的有效质量大于零，能带顶部的有效质量小于零有效质量具有方向性能带宽，有效质量小，能带窄，有效质量大空穴:半导体中，由于电子的运动而形成的空位满带中的电子不导电施主杂质:为半导体材料提供导电电子的杂质受主杂质:为半导体材料提供导电空穴的杂质杂质电离:价电子脱离杂质原子成为自由电子的过程施主能级：被失主杂质束缚的电子的能量状态（多余电子的杂质能级）受主能级:被受主杂质所束缚的空穴的能量状态(多余空穴的杂质能级)N型半导体:依靠导带电子导电的半导体P型半导体:依靠空穴导电的半导体浅能级杂质:施主或受主能级离导带底或价带顶很近,杂质电离能很小深能级杂质:杂质电离能大,施主能级远离导带底,受主能级远离价带顶。
杂质的补偿作用：半导体中同时存在施主杂质和受主杂质时，施主杂质和受主杂质之间有相互抵消的作用ND＞NA，ND-NA为有效施主浓度ND＜NA，NA-ND为有效受主浓度弗伦克尔缺陷:间隙，原子和空位是成对出现的肖特基缺陷:只在晶体内形成空穴而无间隙原子空穴和替位原子都是点缺陷位错是线缺陷状态密度:在能带中能量E附近，每单位能量间隔内的量子态数有效质量大的能带状态密度大费米分布函数f（E）:描述每个量子态被电子占据的几率随E的变化，f（E）＝1/［1+exp（（E-EF）/k0T）］费米能级EF是系统的化学势：指温度为绝对零度时固体能带中充满电子的最高能级载流子的复合:电子从高能量的量子态跃迁到低能量的量子态，并向晶格放出一定能量，从而使导带中的电子和价带中的空穴不断减少热平衡状态:在一定的温度下，电子从低能量的量子态跃迁到高能量的量子状态及电子从高能量的量子态跃迁到低能量的量子态这两个相反过程之间建立起动态平衡。
半导体技术名词解释题
半导体技术名词解释题1、半导体：半导体指常温下导电性能介于导体与绝缘体之间的材料。
2、本征半导体：本征半导体是完全不含杂质且无晶格缺陷的纯净半导体。
3、直接带隙半导体：直接带隙半导体是导带底和价带顶在k空间中处于同一位置的半导体。
4、间接带隙半导体：间接带隙半导体材料导带底和价带顶在k空间中处于不同位置。
5、极性半导体：在共价键化合物半导体中，含有离子键成分的半导体为极性半导体。
6、能带、允带、禁带：当N个原子相互靠近结合成晶体后，每个电子都要受到周围原子势场的作用，其结果是每个N度简并的能级都分裂成N个彼此相距很近的能级，这N个能级组成一个能带。
此时电子不再属于某个原子而是在晶体中做共有化运动，分裂的每个能带都称为允带，允带包含价带和导带两种。
允带间因为没有能级称为禁带。
7、半导体的导带：半导体的导带是由自由电子形成的能量空间。
即固体结构内自由运动的电子所具有的能量范围。
8、半导体的价带：价带是指半导体或绝缘体中，在0K时能被电子占满的最高能带。
9、禁带宽度：禁带宽度是指导带的最低能级和价带的最高能级之间的能。
10、带隙：带隙是导带的最低点和价带的最高点的能量之差。
11、宽禁带半导体材料：一般把禁带宽度E g≥ 2.3 eV的半导体材料归类为宽禁带半导体材料。
12、绝缘体的能带结构：绝缘体中导带和价带之间的禁带宽度比较大，价带电子难以激发并跃迁到导带上去，导带成为电子空带，而价带成为电子满带，电子在导带和价带中都不能迁移。
13、杂质能级：杂质能级是指半导体材料中的杂质使严格的周期性势场受到破坏，从而有可能产生能量在带隙中的局域化电子态,称为杂质能级。
14、替位式杂质：杂质原子进入半导体硅以后，杂质原子取代晶格原子而位于晶格点处，称为替位式杂质。
15、间隙式杂质：杂质原子进入半导体以后，杂质原子位于晶格原子间的间隙位置，称为间隙式杂质。
16、施主杂质比晶格主体原子多一个价电子的替位式杂质，它们在适当的温度下能够释放多余的价电子，从而在半导体中产生非本征自由电子并使自身电离。
n型半导体和p型半导体极化曲线
n型半导体和p型半导体是半导体物理学中常见的两种类型。
它们在电子学和光电子学中具有重要的应用，因此对它们的性质和特性进行深入的研究具有重要意义。
在这篇文章中，将重点探讨n型半导体和p型半导体的极化曲线，以帮助读者更好地理解它们的特性。
1. n型半导体的极化曲线n型半导体是指在其晶格中掺入了杂质，使得半导体材料中存在着很多自由电子。
在n型半导体的极化曲线中，我们可以看到电子的浓度随着温度的升高而增加，而电子迁移率随着温度的升高而减小。
这是由于温度升高会导致半导体晶格振动增强，影响了电子的迁移能力。
在n型半导体的极化曲线中，我们还可以观察到在低温下，电子迁移率呈线性增加，而在高温下呈指数减小。
这一现象与半导体中电子-声子相互作用有关。
2. p型半导体的极化曲线p型半导体是指在其晶格中掺入了杂质，使得半导体材料中存在着很多空穴。
在p型半导体的极化曲线中，空穴的浓度随着温度的升高而增加，而空穴迁移率随着温度的升高而减小。
这也是由于温度升高会导致半导体晶格振动增强，影响了空穴的迁移能力。
与n型半导体类似，p型半导体的极化曲线中也可以观察到在低温下，空穴迁移率呈线性增加，而在高温下呈指数减小。
3. n型半导体和p型半导体的比较在比较n型半导体和p型半导体的极化曲线时，我们可以发现它们在电子迁移率和空穴迁移率方面存在一些明显的差异。
在n型半导体中，电子迁移率通常比空穴迁移率高，而在p型半导体中，空穴迁移率通常比电子迁移率高。
这一差异与半导体材料的本征性质有关，即n型半导体中电子是主要载流子，而p型半导体中空穴是主要载流子。
4. 应用对n型半导体和p型半导体的极化曲线进行深入的研究可以为半导体器件的设计和制造提供重要的参考。
在太阳能电池中，了解n型半导体和p型半导体的极化曲线可以帮助优化器件的性能和效率。
在光电子器件中，了解这些曲线也可以帮助设计更高性能的半导体激光器和光电探测器。
总结n型半导体和p型半导体的极化曲线是研究半导体材料特性和应用的重要工具。
半导体的n型和p型概要
在Ｎ型半导体中自由电子是多数载流子，它主要由杂 质原子提供；空穴是少数载流子, 由热激发形成。
10
模拟电子技术基础
掺入少量五价杂质元素磷 +4 +4 +4
P
+4
+4
22
3.杂质半导体
杂质半导体的示意图
多子—空穴 P型半导体 多子—电子 N型半导体
－
－ － 少子—电子
－ － －
－
－
－ －
+
+ +
+
+ +
+ + +
+ + +
－ －
少子—空穴
多子浓度——与杂质浓度有关
少子浓度——与温度有关
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4.掺杂工艺简介
杂质掺杂的实际应用主要是改变半导体的电特性。扩 散和离子注入是半导体掺杂的两种主要方式。 高温扩散：一直到20世纪70年代，杂质掺杂主要是由 高温的扩散方式来完成，杂质原子通过气相源或掺杂 过的氧化物扩散或淀积到硅晶片的表面，这些杂质浓 度将从表面到体内单调下降，而杂质分布主要是由高 温与扩散时间来决定。 离子注入：掺杂离子以离子束的形式注入半导体内， 杂质浓度在半导体内有个峰值分布，杂质分布主要由 离子质量和注入能量决定。 扩散和离子注入两者都被用来制作分立器件与集成电 路，因为二者互补不足，相得益彰。
14
3.杂质半导体
应当注意，通过增加施主原子数可以提高半导 体内的自由电子浓度，由此增加了电子与空穴 的复合几率，使本征激发产生的少子空穴的浓 度降低。由于电子与空穴的复合，在一定温度 条件下，使空穴浓度与电子浓度的乘积为一常 数，即 pn = pini 式中pini分别为本征材料中的空穴浓度和电子 浓度，可以得到如下关系式： pn = ni2
怎么判断p型和n型半导体
怎么判断p型和n型半导体
P型半导体和N型半导体可以通过以下两种方式进行区分：
1.根据原理区分：P型半导体中的多数载流子是空穴，而N型
半导体中的多数载流子是自由电子。
由于P型半导体中的空穴浓度大，而N型半导体中的自由电子浓度大，因此P型半导体中的电子很容易被空穴补充，形成电流，而N型半导体中的自由电子很难被空穴补充，形成电流。
2.根据电流关系区分：由于P型半导体中的空穴浓度大，电子很容易被空穴补充而形成电流；而N型半导体中的自由电子浓度大，自由电子很难被空穴补充而形成电流。
因此，通过观察两种半导体之间的电流关系，也可以区分出P型半导体和N型半导体。
请注意，以上两种方法都需要一定的专业知识和实验技能才能准确判断。
如果您对半导体材料不熟悉，建议咨询专业人士或参考相关书籍和资料。
半导体的基础知识
I
内电场 外电场
R
E 外电场与内电场的方向相反，内电场变弱，结果使空 间电荷区（PN结）变窄。
（2）反向截止
① 定义： P区接电源负极，N区接电源正极，则为 加反向电压，称反向偏置，简称反偏。如图所示。 ② 电路图 耗尽层 P区 N区
内电场 外电场
R
E 外电场与内电场的方向相同，内电场变弱，结果使空 间电荷区（PN结）变宽。
(2)负载电压的平均值
数学理论证明，一个周期内，半波整流电路输出电压的平 1 均值是交流电压 即峰值的
UO
2 E2
0.45E2
(6-1)
(3)负载电流的平均值
Uo E2 IL 0.45 RL RL
(6-2)
(4)整流元件的选择
流过整流二极管VD的平均电流： I D I L
T
负载
e1
e2
RL
U0
图6—2单相半波整流电路
(1)工作原理
设变压器副边感应交流电压为 E2 为交流电压的有效值 e2 2 E 2 sin t A、在交流电压的正半周(0-π )，输出电压极性a端为 正、b端为负，如图6—3(a)所示，二极管VD正偏导通， 负载RL上获得的电压为 U o e2
２、二极管的伏安特性
iD/mA 1）二极管伏安特性曲线 20 AB段：正向导通区 接 近 直 线
15
10 OC段：反向截止区 5
B
O
C -40 -30 -20 -10 -10
A 0.8 u / V D
0.2 0.4 0.6 OA段：死区
D
CD段：反向击穿 区
-20
-30
-40
相关题：121、245
半导体基础知识
参与复合的价电子又会留下一个新的空位，而这个新的空穴仍会被邻近共价键中跳 出来的价电子填补上，这种价电子填补空穴的复合运动使本征半导体中又形成一种 不同于本征激发下的电荷迁移，为区别于本征激发下自由电子的运动，我们把价电 子填补空穴的复合运动称为空穴运动。
半导体基础知识
＋4
＋4
＋4
＋4
＋4
＋4
＋4
汽车电工电子技术
半导体基础知识
半导体基础知识
主要内容：
本征激发、PN结的形成 PN结的单向导电性
重点难点：
本征激发、PN结的形成
半导体基础知识
1、物质的分类
在自然界中，物体按其导电能力划分为导体、绝缘 体和半导体。 导 体：如铜、铝 绝缘体：如橡胶、瓷器 半导体：导电性能介于导体和绝缘体之间。
如硅、锗等
多余自 由电子
自由电子数目大大增加，这种半导体主要以自由电子ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ电为主，故N型 半导体被称为电子半导体。
在N型半导体中，自由电子是多数载流子，而空穴则是少数载流子
半导体基础知识
3、杂质半导体
2. P型半导体 在硅晶体中掺入少量硼。每个硼原子只有三个价
电子，在构成共价键时，缺少一个电子而产生一个 空位(空穴)，当相邻原子中的价电子受激发时，就有 可能填补这个空穴，而在该相邻原子中出现一个空 穴，每个硼原子能提供一个空穴，于是在半导体中 就出现了大量空穴。
＋4
＋4
半导体的导电机理与金属导体导电机理的本质区别： 金属导体中只有自由电子一种载流子参与导电；而半导体中则是 本征激发下的自由电子和复合运动形成的空穴两种载流子同时参与 导电。
半导体基础知识
3、杂质半导体
1. N型半导体
半导体物理思考题
1、为什么内壳层电子能带窄，外层电子能带宽答：内层电子处于低能态，外层电子处于高能态，所以外层电子的共有化运动能力强，因此能带宽。
2、为什么点阵间隔越小，能带越宽点阵间隔越小，电子共有化运动能力越强，能带也就越宽。
3、简述半导体的导电机构导带中的电子和价带中的空穴都参与导电。
4、什么是本征半导体、n型半导体、p型半导体答：纯净晶体结构的半导体称为本征半导体；自由电子浓度远大于空穴浓度的杂质半导体称为n型半导体；空穴浓度远大于自由电子浓度的杂质半导体称为p型半导体。
5、什么是空穴电子和空穴的异同之处是什么（1）在电子脱离价键的束缚而成为自由电子后，价键中所留下的空位叫空穴。
（2）相同点：在真实空间的位置不确定；运动速度一样；数量一致。
不同点：有效质量互为相反数；能量符号相反；电子带负电，空穴带正电。
6、为什么发光器件多半采用直接带隙半导体来制作答：直接带隙半导体中载流子的寿命很短，同时，电子和空穴只要一相遇就会发生复合，这种直接复合可以把能量几乎全部以光的形式放出，因此发光效率高。
7、半导体的五大基本特性(1)负电阻温度效应：温度升高，电阻减小。
(2)光电导效应：由辐射引起的被照射材料的电导率改变的现象。
(3)整流效应：加正向电压时，导通；加反向电压时，不导通。
(4)光生伏特效应：半导体和金属接触时，在光照射下产生电动势。
(5)霍尔效应：通有电流的导体在磁场中受力的作用，在垂直于电流和磁场的方向产生电动势的现象。
1、简述实际半导体中杂质与缺陷来源。
①原材料纯度不够；②制造过程中引入；③人为控制掺杂。
2、什么是点缺陷、线缺陷、面缺陷（1）点缺陷：三维尺寸都很小，不超过几个原子直径的缺陷；（2）线缺陷：三维空间中在二维方向上尺寸较小，在另一维方向上尺寸较大的缺陷；（3）面缺陷：二维尺寸很大而第三维尺寸很小的缺陷。
3、点缺陷类型有哪些答：①空位；②基质原子的填隙；③杂质原子的填隙与替位。
4、简述肖特基缺陷和弗伦克尔缺陷的异同之处。
N型与P型半导体
N型与P型半导体什么是N型半导体，什么是P型半导体？N型半导体也称为电子型半导体。
N型半导体即自由电子浓度远大于空穴浓度的杂质半导体。
在纯净的硅晶体中掺入五价元素（如磷），使之取代晶格中硅原子的位置，就形成了N 型半导体。
在N型半导体中，自由电子为多子，空穴为少子，主要靠自由电子导电。
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型半导体也称为空穴型半导体。
P型半导体即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三价元素（如硼），使之取代晶格中硅原子的位子，就形成P型半导体。
在P型半导体中，空穴为多子，自由电子为少子，主要靠空穴导电。
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。
掺入的杂质越多，多子（空穴）的浓度就越高，导电性能就越强。
在纯净的硅晶体中掺入三价元素（如硼），使之取代晶格中硅原子的位置，就形成P型半导体。
在P型半导体中，空穴为多子，自由电子为少子，主要靠空穴导电。
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。
n型半导体就是在单晶硅中掺入5族元素杂质，多子为电子，p型半导体是掺入3族杂质，多子为空穴。
更深入的理解是通过改变费米能级使得自由电子或空穴的占有率提升，从而改变半导体导电性能。
怎么使N型半导体变成P型半导体？什么条件下可以使N型半导体变成P型半导体？N型半导体就是导电载流子是电子，P型半导体就是导电载流子是空穴。
N型半导体中之所以是电子导电是因为其在本征半导体基础上进行了施主掺杂（例如在本征Si中掺入5价的磷元素）而P型半导体中之所以是空穴导电是因为其在本征半导体基础上进行了授主掺杂（例如在本征Si中掺入3价的硼元素）Si为4价所以假设要想把磷掺杂量为X的N 型半导体转为P型当然就是在此N型半导体中掺入大于X量的磷（当然具体掺杂量与工艺及材料有关）半导体的掺杂等工艺要在超净间中进行，掺杂是半导体工艺中的一步，主要的掺杂方法有离子注入和热扩散半导体材料中形成pn结,是不是一定要先有p型半导体跟n型半导体? P型硅中是怎么形成pn结的?求解是的。
P型和N型半导体
P型和N型半导体如果杂质是周期表中第Ⅲ族中的一种元素──受主杂质，例如硼或铟，它们的价电子带都只有三个电子，并且它们传导带的最小能级低于第Ⅳ族元素的传导电子能级。
因此电子能够更容易地由锗或硅的价电子带跃迁到硼或铟的传导带。
在这个过程中，由于失去了电子而产生了一个正离子，因为这对于其它电子而言是个“空位”，所以通常把它叫做“空穴”，而这种材料被称为“P”型半导体。
在这样的材料中传导主要是由带正电的空穴引起的，因而在这种情况下电子是“少数载流子”。
如图1所示。
N型半导体如果掺入的杂质是周期表第V族中的某种元素──施主杂质，例如砷或锑，这些元素的价电子带都有五个电子，然而，杂质元素价电子的最大能级大于锗（或硅）的最大能级，因此电子很容易从这个能级进入第Ⅳ族元素的传导带。
这些材料就变成了半导体。
因为传导性是由于有多余的负离子引起的，所以称为“N”型。
也有些材料的传导性是由于材料中有多余的正离子，但主要还是由于有大量的电子引起的，因而（在N型材料中）电子被称为“多数载流子”。
如图2所示。
P型和N型半导体的应用由P型半导体或N型半导体单体构成的产品有热敏电阻器、压敏电阻器等电阻体。
由P型与N型半导体结合而构成的单结半导体元件，最常见的是二极管；此外，FET也是单结元件。
PNP或NPN以及形成双结的半导体就是晶体管。
（1）用于LEDLED在20世纪60年代诞生后就被认定是荧光灯管、灯泡等照明设备的终结者，甚至有人认为LED将会开创一个新的照明时代，最终出现在所有需要照明的场合。
LED的工作原理和我们常见的白炽灯、荧光灯完全不同，LED从本质上来说是一种半导体器件。
LED的核心部分是由P型半导体和N型半导体组成的晶片，在P型半导体和N型半导体的交界面就会出现一个具有特殊导电性能的薄层，也就是常说的PN结(PN Junction Transistors)。
PN结可以对P型半导体和N型半导体中多数载流子的扩散运动产生阻力，当对PN结施加正向电压时，电流从LED的阳极流向阴极，而在PN结中少数载流子与多数载流子进行复合，多余的能量就会转变成光而释放出来。
半导体基础--PN结
半导体基础--PN结介绍PN结之前先了解N型半导体和P型半导体：N型半导体：在本征半导体（⾮常纯净的半导体单晶）中掺⼊五价的元素（如磷），⽤⼀个五价元素的原⼦代替⼀个四价元素的原⼦在晶体中的位置。
由于掺⼊的五价元素的原⼦很容易贡献出⼀个⾃由电⼦，所以把它称为“施主原⼦”。
五价元素的原⼦提供⼀个⾃由电⼦后，本⾝变成正离⼦，但在它周围的共价键中没有空位，所以并不产⽣新的空⽳，这与本征激发产⽣的⾃由电⼦不同。
在掺⼊五价元素的半导体中，除了五价元素的原⼦提供的⼤量⾃由电⼦外，还同时存在由本征激发产⽣的电⼦－空⽳对，此时，⾃由电⼦的浓度远远⼤于空⽳的浓度，这种杂质半导体的导电主要以⾃由电⼦导电为主，因⽽称为电⼦型半导体，或N型半导体。
在N型半导体中，⾃由电⼦是多数载流⼦，简称多⼦；空⽳是少数载流⼦，简称少⼦。
简记：N是Negative，掺5价元素，多⼦是电⼦，少⼦是空⽳。
（Negative表⽰负，⽽电⼦带负电，所以电⼦是多⼦，空⽳是少⼦）P型半导体：在本征半导体中掺⼊三价元素（如硼），⽤⼀个三价元素的原⼦代替⼀个四价元素的原⼦在晶体中的位置。
三价原⼦的三个价电⼦和四价原⼦中的三个价电⼦分别形成共价键结构，因缺少⼀个电⼦，在晶体中会出现⼀个空位。
这个空位会吸引附近原⼦的价电⼦；得到电⼦的硼原⼦，变成不能移动的负离⼦，⽽原来的硅原⼦因少了⼀个价电⼦，形成了空⽳。
此时，空⽳的形成，并没有等量的⾃由电⼦产⽣，这和本征激发产⽣的空⽳不同。
在掺⼊三价元素的杂质半导体中，还同时存在由本征激发产⽣的电⼦－空⽳对。
此时，在半导体中，空⽳的浓度远远⼤于⾃由电⼦的浓度，⽽半导体的导电主要以空⽳导电为主，因⽽称为空⽳型半导体，或P型半导体。
在P型半导体中，空⽳是多数载流⼦，⾃由电⼦是少数载流⼦。
简记：P是Positive，掺3价元素，多⼦是空⽳，少⼦是电⼦。
（Positive表⽰正，⽽空⽳带正电，所以空⽳是多⼦，电⼦是少⼦）1.PN结的形成：在同⼀块半导体的两个不同区域分别掺⼊三价和五价的杂质元素，⼀端成为P型半导体，另⼀端成为N型半导体；这两种半导体紧密地接触在⼀起，便形成了PN结。
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半导体：本征、P型、N型
本征半导体：完全不含杂质且无晶格缺陷的纯净半导体
称为本征半导体。
实际半导体不可能绝对地纯净，本征
半导体一般是指导电主要由材料的本征激发决定的纯
净半导体。
P型半导体：
如果杂质是周期表中第Ⅲ族中的一种元
素，例如硼或铟，它们的价电子带都只有三个
电子，并且它们传导带的最小能级低于第Ⅳ族
元素的传导电子能级。
因此电子能够更容易地
由锗或硅的价电子带跃迁到硼或铟的传导带。
在这个过程中，由于失去了电子而产生了一个
正离子，因为这对于其它电子而言是个“空位”，
所以通常把它叫做“空穴”，而这种材料被称
为“P”型半导体。
在这样的材料中传导主要
是由带正电的空穴引起的，因而在这种情况下
电子是“少数载流子”。
N型半导体：
如果掺入的杂质是周期表第V族中的某种
元素例如砷或锑，这些元素的价电子带都有五
个电子，然而，杂质元素价电子的最大能级大
于锗或硅的最大能级，因此电子很容易从这个
能级进入第Ⅳ族元素的传导带。
这些材料就变
成了半导体。
因为传导性是由于有多余的负离
子引起的，所以称为“N”型。
也有些材料的
传导性是由于材料中有多余的正离子，但主要
还是由于有大量的电子引起的，因而电子被称
为“多数载流子”。