P型半导体中的多数载流子并非自由电子,而是带正电的"空穴"。这种半导体通过掺杂三价元素(如硼)形成,其导电特性主要由空穴主导,自由电子为少数载流子。以下是核心要点解析:
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空穴主导导电机制
P型半导体在晶格中掺杂三价原子时,会形成"空位"(即空穴),相邻价电子填补空位的过程等效于空穴移动,表现为正电荷迁移。这种空穴的定向运动形成电流,其浓度远高于自由电子。 -
自由电子的次要角色
自由电子由本征激发产生,但在P型半导体中数量极少。温度升高时,电子-空穴对增多,但空穴浓度仍占绝对优势,电导率主要由受主杂质浓度决定。 -
掺杂元素的决定性作用
硼、铝等三价元素作为受主杂质,每个原子接受一个电子后产生一个空穴。掺杂浓度越高,空穴数量越多,材料电阻率越低。典型P型硅的空穴浓度可达10¹⁶~10¹⁹/cm³。 -
与N型半导体的本质区别
N型半导体多子为自由电子,由五价元素(如磷)掺杂形成。两者接触时形成的PN结是电子器件的基础结构,空穴与电子的复合行为决定器件特性。
P型半导体广泛应用于太阳能电池、LED和晶体管制造。理解其多子为空穴的特性,有助于优化掺杂工艺和器件设计。实际应用中需注意温度对载流子浓度的影响,避免热失控。