1、n型晶體硅
當晶體硅中摻入微量雜質(zhì)Ⅴ族元素時,它的5個價電子與硅原子形成4個共價鍵,Ⅴ族離子核多出一個正電荷,形成正電中心,同時還多出一個價電子,這個電子受正電中心束縛,形成束縛態(tài)電子,其能級位于導(dǎo)帶底以下。
如下圖所示為摻施主(磷)的n型半導(dǎo)體硅價鍵示意圖。由圖可見,一個硅原子被具有5個價電子的V族元素磷原子取代時,磷原子與其鄰近的4個硅原子形成共價鍵,多余的一個電子則成為可導(dǎo)電的電子。
當電子獲得能量并掙脫V族雜質(zhì)原子的束縛時,變成能導(dǎo)電的電子,同時形成正電中心。這種能釋放電子到導(dǎo)帶形成正電中心的雜質(zhì)原子稱為施主。圖中所示的能提供電子的磷原子就是施主。由于硅中施主能提供電子,電子是帶負電荷的載流子,所以雜質(zhì)中以施主為主的半導(dǎo)體硅稱為n型半導(dǎo)體硅。
2、p型晶體硅
當在晶體硅中摻Ⅲ族雜質(zhì)原子時,由于它只有3個價電子,與硅原子只能形成3個共價鍵,所以在價鍵中出現(xiàn)一個空位(稱為空穴)??昭ㄏ喈斢谡姾?。Ⅲ族原子的離子核只帶3個正電荷,在晶格中形成負電中心,負電中心能束縛空穴。
如下圖所示,顯示了只有3個價電子的硼原子取代了硅原子,在與鄰近的硅原子形成4個共價鍵時,需要接受一個電子,在價帶上就產(chǎn)生了一個帶正電荷的空穴。這種形成負電中心的Ⅲ族雜質(zhì)能接受價帶中的電子而在價帶中形成空穴,因此被稱為受主雜質(zhì),其能級稱為受主能級,圖中所示的能接受電子的Ⅲ族雜質(zhì)硼原子就是受主。
可將空穴視為帶正電荷的載流子。以能夠形成帶正電荷的載流子的受主為主的半導(dǎo)體稱為p型半導(dǎo)體硅。
3、總結(jié):
當純硅中摻入施主雜質(zhì)(V族元素磷、砷、銻)時,可形成n型硅,n型硅可導(dǎo)電的電子濃度遠大于可導(dǎo)電的空穴濃度,電流依靠電子輸運,電子為多數(shù)載流子(簡稱多子),空穴為少數(shù)載流子(簡稱少子)。
當純硅中摻入受主雜質(zhì)(Ⅲ族元素硼、鋁、鎵)時,可形成P型硅,P型硅空穴濃度遠大于電子濃度,電流依靠空穴運輸,空穴為多子,電子為少子。
原標題:淺談N型半導(dǎo)體硅與P型半導(dǎo)體硅的區(qū)別