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n型半导体和p型半导体

发布时间:2013/11/2 17:13:49 访问次数:3606

    半导体材料的导电性不好,在其本征状态,应用价值很小。RB521S-30T1G这是凶为在其导带中只有数目有限的自由电子,价电子带的空穴数目也有限。必须通过增加自由电子和空穴的数量以提高其导电性,对本征硅(或锗)晶体进行改进,以发挥其在电子器件中的作用。在本节中将学习,这种改进是通过向本征材料中添加杂质来完成的。两种非本征(非纯净)半导体材料(N型和P型)是所有类型的电子器件的关键组成部件。
    1.掺  杂
    通过向本征(纯净)半导体材料中添加杂质.可以对硅和锗的导电性能进行全面的提高和控制。这个称·为掺杂( Doping)的过程增加了载流子(电子和空穴)的数目。这两种杂质分别是n型杂质和p型杂质。
    2.n型半导体
    要增加本征硅中的导带电子的数目,就要添加五价( pentavalent)杂质原子。这些原子拥有5个价电子,如砷( As)、磷(P)和锑(Sb),由于它们给半导体的晶体结构提供多余的电子,所以称为施主原子(donor atoms)。
    如图16. 9(a)所示,每个五价原子(在这种情况下是锑)与4个相邻的硅原子形成共价键。与硅原子形成共价键用掉了锑原子的4个价电子,还剩下1个多余的电子。因为这个多余的电子不被任何原子所吸引,因此就变成了1个导电电子。导电电子的数目可以通过向硅中添加的杂质原子的数目进行控制。

            
    由于这里的大多数载流子都是电子,所以以这种方式掺杂的硅(或锗)是n型半导体(n表示电子七的负电荷)。在n型半导体中,电子祢为多数载流子( majority carrier)。尽管在n型半导体材料中多数载流子是电子,但仍然有少数空穴。这些空穴不是由所添加的五价杂质原子产生的。n型半导体中的空穴称为少数载流子(minority carrier)。
    3.p型半导体
    为了提高本征硅中空穴的数目,要添加三价( trivalent)杂质原子。这些原子,如铝(Al)、硼(B)、钙(Ca),具有3个价电子,并称为受主原子( acceptor atoms),因为它们在半导体的晶体结构中有1个空穴。
    如图16. 9(b)所示,每个三价原子(例如,硼)与周围的4个硅原子构成共价键。在共价键中使用了硼原子的所有3个价电子,但是因为共需要4个价电子,每个三价原子形成1个空穴。空穴的数目可以通过向硅中添加的三价杂质的数目进行控制。
    由于大多数载流子都是空穴,所以掺有三价杂质原子的硅是p型半导体。可以把空穴看作正电荷。在p型半导体中,空穴是多数载流子。尽管p型半导体中的多数载流子是空穴,但是仍然有少量的自由电子,它们是在热激发产生电子空穴对时产生的。这些少数的自由电子不是通过添加三价杂质原子产生的。在p型半导体中的电子是少数载流子。

    半导体材料的导电性不好,在其本征状态,应用价值很小。RB521S-30T1G这是凶为在其导带中只有数目有限的自由电子,价电子带的空穴数目也有限。必须通过增加自由电子和空穴的数量以提高其导电性,对本征硅(或锗)晶体进行改进,以发挥其在电子器件中的作用。在本节中将学习,这种改进是通过向本征材料中添加杂质来完成的。两种非本征(非纯净)半导体材料(N型和P型)是所有类型的电子器件的关键组成部件。
    1.掺  杂
    通过向本征(纯净)半导体材料中添加杂质.可以对硅和锗的导电性能进行全面的提高和控制。这个称·为掺杂( Doping)的过程增加了载流子(电子和空穴)的数目。这两种杂质分别是n型杂质和p型杂质。
    2.n型半导体
    要增加本征硅中的导带电子的数目,就要添加五价( pentavalent)杂质原子。这些原子拥有5个价电子,如砷( As)、磷(P)和锑(Sb),由于它们给半导体的晶体结构提供多余的电子,所以称为施主原子(donor atoms)。
    如图16. 9(a)所示,每个五价原子(在这种情况下是锑)与4个相邻的硅原子形成共价键。与硅原子形成共价键用掉了锑原子的4个价电子,还剩下1个多余的电子。因为这个多余的电子不被任何原子所吸引,因此就变成了1个导电电子。导电电子的数目可以通过向硅中添加的杂质原子的数目进行控制。

            
    由于这里的大多数载流子都是电子,所以以这种方式掺杂的硅(或锗)是n型半导体(n表示电子七的负电荷)。在n型半导体中,电子祢为多数载流子( majority carrier)。尽管在n型半导体材料中多数载流子是电子,但仍然有少数空穴。这些空穴不是由所添加的五价杂质原子产生的。n型半导体中的空穴称为少数载流子(minority carrier)。
    3.p型半导体
    为了提高本征硅中空穴的数目,要添加三价( trivalent)杂质原子。这些原子,如铝(Al)、硼(B)、钙(Ca),具有3个价电子,并称为受主原子( acceptor atoms),因为它们在半导体的晶体结构中有1个空穴。
    如图16. 9(b)所示,每个三价原子(例如,硼)与周围的4个硅原子构成共价键。在共价键中使用了硼原子的所有3个价电子,但是因为共需要4个价电子,每个三价原子形成1个空穴。空穴的数目可以通过向硅中添加的三价杂质的数目进行控制。
    由于大多数载流子都是空穴,所以掺有三价杂质原子的硅是p型半导体。可以把空穴看作正电荷。在p型半导体中,空穴是多数载流子。尽管p型半导体中的多数载流子是空穴,但是仍然有少量的自由电子,它们是在热激发产生电子空穴对时产生的。这些少数的自由电子不是通过添加三价杂质原子产生的。在p型半导体中的电子是少数载流子。

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11-2n型半导体和p型半导体

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