n型和p型半導(dǎo)體材料特性詳解

以同樣的方式理解p型材料(如下圖所示)。不同之處在于，只有元素周期表第三列的硼被用來(lái)使p型的硅摻雜。當(dāng)硼與硅混合時(shí)，硼也從硅中吸取電子。然而，這里也只能湊齊三個(gè)外層電子，而不是四個(gè)電子，在原子的外環(huán)上有一個(gè)地方?jīng)]有被電子填充，這個(gè)未填充的位置被定義為空穴，由于相當(dāng)于一個(gè)負(fù)的電子，所以也就可以被理解為帶正電的空穴。

在摻雜的半導(dǎo)體材料中，存在大量的活性非常強(qiáng)的空穴和電子，它們會(huì)源源不斷不斷地產(chǎn)生。由于空穴帶正電，所以會(huì)吸引電子過(guò)來(lái)，但是原來(lái)地方的電子離開(kāi)之后，就自然形成了一個(gè)空穴。在下圖中非常形象的說(shuō)明了電子如何完成導(dǎo)電的過(guò)程。當(dāng)電壓施加在一塊導(dǎo)電或半導(dǎo)體材料上時(shí)，負(fù)電子移動(dòng)到電壓源的正極，這樣過(guò)程就和電池導(dǎo)電一樣。

在p型材料中(如下圖所示)，電子將沿著空穴為它指導(dǎo)好的路線(xiàn)，一個(gè)一個(gè)位置的移動(dòng)，朝著電源的正極移動(dòng)。

當(dāng)然，當(dāng)一個(gè)電子離開(kāi)它的位置時(shí)，它會(huì)留下一個(gè)新的空穴。因?yàn)樗^續(xù)向正極移動(dòng)，就會(huì)產(chǎn)生一連串的空穴。但是人們用電流計(jì)測(cè)量這個(gè)電流移動(dòng)過(guò)程時(shí)，總是依照正電流的方式來(lái)規(guī)定，但實(shí)際上由電子引發(fā)的電流其實(shí)是一個(gè)負(fù)電流，它與我們認(rèn)為的電流方向是在相反的方向。換個(gè)角度來(lái)看，我們依照空穴的流動(dòng)來(lái)觀察，這種現(xiàn)象被稱(chēng)為空穴流，這個(gè)現(xiàn)象在半導(dǎo)體材料當(dāng)中是獨(dú)一無(wú)二的，和我們常見(jiàn)的導(dǎo)體中的電流產(chǎn)生機(jī)理完全不同。

在半導(dǎo)體材料中產(chǎn)生p型導(dǎo)電性的摻雜劑稱(chēng)為受主原子。產(chǎn)生n型條件的摻雜劑稱(chēng)為施主原子。一個(gè)簡(jiǎn)單的方法可以把這些術(shù)語(yǔ)進(jìn)行區(qū)分，受主原子可以構(gòu)成P型半導(dǎo)體，而施主原子可以構(gòu)成N型半導(dǎo)體。

導(dǎo)體、絕緣體和半導(dǎo)體的電學(xué)特性如下圖所示。摻雜半導(dǎo)體的特殊特性在下圖中也可以非常詳細(xì)的看到。

n型和p型半導(dǎo)體也可以由其他的一些特定的元素來(lái)形成，比若說(shuō)鍺元素，當(dāng)然還有一些特殊的化合物半導(dǎo)體。

載流子遷移率

通過(guò)前面我們的分析，由于電子的質(zhì)量非常小，而空穴具有更大的質(zhì)量，需要克服的電磁力更大，所以在半導(dǎo)體材料上，移動(dòng)一個(gè)電子所需的能量往往比移動(dòng)一個(gè)空穴所需的能量更大。我猜想，大家還是會(huì)對(duì)移動(dòng)這些載流子(空穴和電子)所需的能量和速度具體有多少會(huì)有一些興趣。具體的而言，我們一般會(huì)將這些載流子的移動(dòng)速度稱(chēng)為載流子的遷移率，并且我們可以根據(jù)自己的直覺(jué)來(lái)猜想：空穴的載流子的遷移率更加的低，可以想像成一個(gè)比較大的石頭做成的球體，即便推動(dòng)起來(lái)，速度也會(huì)非常的慢。電子的遷移率會(huì)比較高（相當(dāng)于推動(dòng)一個(gè)很小的球體）。載流子的遷移率在為電路選擇特定半導(dǎo)體材料時(shí)，需要著重的進(jìn)行考慮。