杂质半导体

含有雜質的半導體
(重定向自N型半导体

杂质半导体(英語:extrinsic semiconductor)又称外质半导体非本征半导体,是掺杂了杂质的半导体,即在本征半导体中加入掺杂物,使得其电学性质较无杂质半导体发生了改变,其电荷载流子浓度取决于杂质或其他缺陷。

杂质半导体一般分为含n型或p型的杂质,在一定条件下(例如加热),可迫使其标准状态产生新的电子带电子间隙,分别称为n型半导体与p型半导体。

n型半导体编辑

n型半导体(n-type semiconductor)又称电子型半导体,因掺有“施主杂质”使其原子的电子密度与空穴密度不平衡,导电的电子密度超过流动的空穴密度(产生超额的电子),导电性则由这些多数载流子为带负电荷的电子来决定。

概而言之,就是在纯净晶体的半导体(本征半导体,如硅晶体或锗晶体)中,掺入少量的五价元素杂质(如),由于半导体原子(如硅原子)被杂质原子取代,五价元素的杂质(以磷为例)会和纯半导体作用,磷原子的五个外层电子中的四个与周围的半导体原子形成共价键,多出的一个电子几乎不受束缚,较易成为自由电子。于是,n型半导体就成为了含自由电子浓度较高的半导体,其导电性主要是因为自由电子导电。

p型半导体编辑

p型半导体(p-type semiconductor)又称空穴型半导体,因掺有“受主杂质”使其原子的电子密度与空穴密度不平衡,流动的空穴密度超过导电的电子密度,导电性则由这些多数载流子为带正电荷的空穴(电洞)来决定。

概而言之,就是在纯净晶体的半导体(本征半导体,如硅晶体或锗晶体)中,掺入少量的三价元素杂质(如),由于半导体原子(如硅原子)被杂质原子取代,三价元素的杂质(以硼为例)会和纯半导体作用,硼原子的三个外层电子与周围的半导体原子形成共价键的时候,会产生一个“空穴”(电洞),这个空穴可能吸引束缚电子来“填充”,使得硼原子成为带负电的离子。这样,这类半导体由于含有较高浓度的“空穴”(“相当于”正电荷),成为能够导电的物质。

掺杂编辑

若在純矽中摻雜(doping)少許的施子(即五價原子,最外層有5個電子的原子)如磷、砷、銻,施子的一個價電子就會成為自由電子,如此形成n型半導體,自由電子為n型半導體中導電的主要載子(多數載子)。

若在純矽中摻雜少許的受子(即三價原子,最外層有3個電子的原子)如硼、鋁、鎵、銦,就少了1個電子,而形成一個電洞(Hole,或稱電孔),如此形成p型半導體,電孔為p型半導體中導電的主要載子(多數載子)。

因摻雜前的本質半導體與雜質皆為電中性,摻雜後的外質半導體也為電中性。

参考來源编辑

文献
  • Turley, Jim. The Essential Guide to Semiconductors. Prentice Hall PTR. 2002. ISBN 978-0-13-046404-0. 
  • Yu, Peter Y.; Cardona, Manuel. Fundamentals of Semiconductors : Physics and Materials Properties. Springer. 2004. ISBN 978-3-540-41323-3. 
  • Neamen, Donald A. Semiconductor Physics and Devices: Basic Principles (3rd ed.). McGraw-Hill Higher Education. 2003. ISBN 0-07-232107-5. 
引用

外部链接编辑