Ⅴ族施主杂质在硅中的电离能很小,一般在O.01~0.O5eV之问,和室温下的温度常数虑T具有相同的数量级。因此,室温时施主杂质的绝大部分处于电离状态。 GD75232D硅的原了密度为5×1022ritom“cn11・如果掺人JOF atoms/′cm,的杂质,这个杂质数只是硅原子总数的107,室温时这些杂质基本全部电离,贡献的电子浓度就大约101:atoms/mf,这个数值同室温时本征载流子浓度1,45×OⅡ atOn1s/cm:相比高约5个数量级.所以,施主所提供的电子是载流子主体。此时,硅的电阻率将由本征状态F的2×10fΩ・cm下降至3Ω・cm。由此可见,硅晶体的导电性能受杂质浓度控制。称以电子导电为主的半导体为n型半导体。

   在硅晶格上若有-个Ⅲ族原子替代硅原子,以硼为例,其电离示意图如图⒈12所示,硼原子占据硅晶体中的晶格位置,因硼原子只有3个价电子,与近邻的4个硅原子形成3个共价键,有一个近邻硅原子未成键,存在一个悬挂键。硼原子附近的硅原子(不是最近邻的硅原子)价键上的电子不需要太大的附加能量就能相当容易地填补

硼原子周围价键的空缺,而在原先的价键上留下一个空 穴,硼原子因接受一个电子而成为一个负电中心。这样既能接受电子,又能向价带释放空穴而本身变为负电中心的杂质称为受主杂质。在空穴能量较低时,负电中`心将空穴束缚在自己的周围,形成空穴的束缚态。当空穴具各一定能量时就可以脱离这种束缚,进'人价带,所需要的最小能量就是受主电离能: 虽、E\分别为价带顶能级和受主能级。Ⅲ族受主杂质的电离能一般也很小,在室温时,受主杂质基本全部电离,与施主杂质一样,对硅晶体的导电性能有着重要的作用。称以空穴导电为主的半导体为p型半导体。图113给出了室温时硅单晶电阻率与掺人磷、硼杂质浓度之间的关系曲线。