N型半导体掺入的杂质称为施主杂质,这类杂质通过贡献多余电子显著提升半导体的导电性,典型代表为磷、砷等五价元素。关键亮点:施主杂质在硅/锗晶格中形成自由电子主导的导电机制,使材料呈现负电特性(N型),且掺杂浓度直接决定电导率强弱。
- 施主杂质的原子特性:五价元素(如磷)比硅/锗多一个价电子,掺杂后多余电子脱离原子核束缚成为自由载流子,进入导带形成电子导电。
- N型半导体的电中性:尽管自由电子浓度高,但杂质原子失去电子后带正电,整体材料仍保持电中性。
- 导电性能调控:施主杂质浓度越高,自由电子越多,电导率越强,适用于高频器件和逻辑电路。
- 与P型半导体的对比:N型以电子为多子,P型以空穴为多子,两者结合形成PN结,是二极管、晶体管等器件的核心结构。
施主杂质是N型半导体的“电子供应源”,其精准掺杂技术推动了现代电子工业的发展。实际应用中需平衡掺杂浓度与材料稳定性,以实现最优性能。