p型半导体中多数载流子是带正电的空穴,这是通过在纯净半导体中掺入三价元素(如硼)实现的。空穴导电是p型半导体的核心特性,其导电能力取决于空穴浓度,而少量自由电子作为少数载流子存在。
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空穴的形成机制
三价杂质原子(如硼)取代硅晶体中的四价原子时,因缺少一个价电子形成“空位”。邻近硅原子的价电子会填补该空位,从而在原始位置留下带正电的空穴。这种空穴在电场作用下定向移动,形成等效正电荷导电。 -
空穴导电的本质
空穴的运动实际上是共价键中电子依次填补的宏观表现。虽然实际移动的是电子,但空穴的定向迁移等效于正电荷的移动,因此p型半导体整体呈现正电性。掺杂浓度越高,空穴数量越多,导电性越强。 -
与n型半导体的对比
p型半导体以空穴主导导电,而n型半导体以自由电子为主。两者结合形成的PN结中,空穴与电子的扩散与漂移平衡产生内建电场,这是二极管、晶体管等器件的工作基础。
p型半导体的空穴导电特性广泛应用于太阳能电池、LED和集成电路中。理解其载流子行为有助于优化半导体器件的设计与性能调控。