杂质半导体
杂质半导体（英语：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或电子间隙，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（如磷、锑、砷），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（如硼、铝、镓、铟），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]若在纯硅中掺杂（doping）少许的施子（即五价原子，最外层有5个电子的原子）如磷、砷、锑，施子的一个价电子就会成为自由电子，如此形成n型半导体，自由电子为n型半导体中导电的主要载流子（多数载流子）。
若在纯硅中掺杂少许的受子（即三价原子，最外层有3个电子的原子）如硼、铝、镓、铟，就少了1个电子，而形成一个空穴（Hole，或称电孔），如此形成p型半导体，电孔为p型半导体中导电的主要载流子（多数载流子）。
因掺杂前的本质半导体与杂质皆为电中性，掺杂后的外质半导体也为电中性。
参考来源
[编辑]- 文献
- Muller, Richard S.; Theodore I. Kamins. Device Electronics for Integrated Circuits 2d. New York: Wiley. 1986. ISBN 978-0-471-88758-4.
- Sze, Simon M. Physics of Semiconductor Devices（2nd ed.）. John Wiley and Sons（WIE）. 1981. ISBN 978-0-471-05661-4.
- 上册：施敏; 伍国珏; 译者：张鼎张、刘柏村. 半導體元件物理學(上冊). 台湾: 国立交通大学. 2008-08-01 [2008]. ISBN 978-986-843-951-1 （中文）. （繁体中文）
- 下册：施敏; 伍国珏; 译者：张鼎张、刘柏村. 半導體元件物理學(下冊). 台湾: 国立交通大学. 2009-04-14 [2009]. ISBN 978-986-843-954-2 （中文）. （繁体中文）
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- 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