Published:
2023-11-03 00:00
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半导体品体硅经过有目的的掺杂后，引入了微量杂质，成为非本征半导体，非本征半导体分为N型和P型两大类。
N型晶体硅
当晶体硅中掺入微量杂质Ⅴ族元素时，它的5个价电子与硅原子形成4个共价键，Ⅴ族离子核多出一个正电荷，形成正电中心，同时还多出一个价电子，这个电子受正电中心束缚，形成束缚态电子，其能级位于导带底以下。
如下图所示为掺施主(磷)的N型半导体硅价键示意图。由图可见，一个硅原子被具有5个价电子的V族元素磷原子取代时，磷原子与其邻近的4个硅原子形成共价键，多余的一个电子则成为可导电的电子。
当电子获得能量并挣脱V族杂质原子的束缚时，变成能导电的电子，同时形成正电中心。这种能释放电子到导带形成正电中心的杂质原子称为施主。图中所示的能提供电子的磷原子就是施主。
由于硅中施主能提供电子，电子是带负电荷的载流子，所以杂质中以施主为主的半导体硅称为n型半导体硅。
P型晶体硅
如下图所示，显示了只有3个价电子的硼原子取代了硅原子，在与邻近的硅原子形成4个共价键时，需要接受一个电子，在价带上就产生了一个带正电荷的空穴。
这种形成负电中心的Ⅲ族杂质能接受价带中的电子而在价带中形成空穴，因此被称为受主杂质，其能级称为受主能级，图中所示的能接受电子的Ⅲ族杂质硼原子就是受主。
可将空穴视为带正电荷的载流子。以能够形成带正电荷的载流子的受主为主的半导体称为P型半导体硅。
当纯硅中掺入施主杂质（V族元素磷、砷、锑）时，可形成N型硅，N型硅可导电的电子浓度远大于可导电的空穴浓度，电流依靠电子输运，电子为多数载流子(简称多子)，空穴为少数载流子(简称少子)。
当纯硅中掺入受主杂质（Ⅲ族元素硼、铝、镓）时，可形成P型硅，P型硅空穴浓度远大于电子浓度，电流依靠空穴运输，空穴为多子，电子为少子。
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