本征半导体掺杂后可以形成N型半导体或P型半导体,具体取决于掺杂元素的类型。 掺杂五价元素(如磷、砷)会形成N型半导体,主要依靠自由电子导电;掺杂三价元素(如硼、镓)则形成P型半导体,主要依靠空穴导电。这两种半导体是构建现代电子器件的基础。
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N型半导体的形成与特性
当本征半导体(如硅、锗)中掺入五价元素(磷、砷等)时,杂质原子会提供额外的自由电子。这些自由电子成为多数载流子,显著提高材料的导电性。N型半导体中,电子浓度远高于空穴浓度,因此导电主要由电子完成。 -
P型半导体的形成与特性
若掺入三价元素(硼、镓等),杂质原子会因缺少一个电子而形成空穴。空穴作为多数载流子吸引邻近电子移动,从而产生电流。P型半导体的导电性主要由空穴主导,空穴浓度远高于自由电子浓度。 -
掺杂浓度对半导体性能的影响
掺杂浓度越高,半导体的导电能力越强,但过量掺杂可能导致材料失去半导体特性。通过精确控制掺杂比例,可以调节半导体的电阻率、载流子迁移率等关键参数,以满足不同电子器件的需求。
N型和P型半导体的结合是二极管、晶体管等电子元件的核心原理,其可控的导电特性为现代集成电路和电子技术的发展奠定了基础。