n型与p型半导体

n -型和p -型半导体

半导体的电子性质是由价带和导带之间的带隙大小决定的(见第2章副篇)。有些物质的带隙具有固定的大小, 这些物质叫本征半导体(intrinsic semiconductor), 许多半导体是所谓的非本征半导体(extrinsic semiconductor, 或外赋半导体), 其带隙的大小是通过小心地加入杂质控制的。加入杂质的过程叫掺杂(doping)。让我们以硅半导体为例, 对掺杂的结果做说明(图 )。

Si 是第IV 族元素, 当用第V 族元素P 掺

杂时, 杂质P 原子的能级恰好处于Si 的导带

的下方。每个P 原子使用其5个价电子中的4

个与相邻的4个Si 原子形成化学键, 热能就

足以将那个“额外”的价电子激发至导带, 留

下一个不能移动的P +正离子。这里的P 原子

叫给体原子(donor atom), 这类半导体的导电

性主要依赖给体原子的电子在导带中的运

动。它们被称作n -型半导体, n 是negative 的

首字母, 指载流子带负电荷。

当用第III 族元素Al 掺杂时, 杂质Al 原子的能级恰好处于Si 的价带的上方。由于每个Al 原子只有3个价电子, 与相邻的3个Si 原子形成电子对键, 与第4个Si 原子只能形成单电子键。然而, 此时的价带电子容易激发至受体能级的一个Al 原子, 形成一个不能移动的Al -负离子, 这里的Al 原子叫受体原子(acceptor atom)。在这种情况下, 价带产生了一个带正电荷的空穴。这类半导体的导电性主要依赖带正电荷的空穴的迁移, 它们被叫作p -型半导体, p 是positive 的首字母。