由此可见,半导体中存在着两种载流子: 带负电的自由电子和带正电的空穴。本征半 导体中,自由电子与空穴是同时成对产生的 因此,它们的浓度是相等的。我们用n和p分 别表示电子和空穴的浓度,即n=p下标凌表示 为本征半导体
由此可见, 半导体中存在着两种载流子： 带负电的自由电子和带正电的空穴。本征半 导体中, 自由电子与空穴是同时成对产生的, 因此, 它们的浓度是相等的。我们用n和p分 别表示电子和空穴的浓度, 即ni=pi , 下标i表示 为本征半导体
价电子在热运动中获得能量产生了电子空穴对。同 时自由电子在运动过程中失去能量,与空穴相遇,使电子 空穴对消失,这种现象称为复合。在一定温度下,载流子 的产生过程和复合过程是相对平衡的,载流子的浓度是 定的。本征半导体中载流子的浓度,除了与半导体材料本 身的性质有关以外,还与温度有关,而且随着温度的升高, 基本上按指数规律增加。因此,半导体载流子浓度对温度 十分敏感。对于硅材料,大约温度每升高8℃,本征载流 子浓度n增加1倍;对于锗材料,大约温度每升高12℃ n增加1倍。除此之外,半导体载流子浓度还与光照有 关,人们正是利用此特性,制成光敏器件
价电子在热运动中获得能量产生了电子-空穴对。同 时自由电子在运动过程中失去能量, 与空穴相遇, 使电子、 空穴对消失, 这种现象称为复合。在一定温度下, 载流子 的产生过程和复合过程是相对平衡的, 载流子的浓度是一 定的。本征半导体中载流子的浓度, 除了与半导体材料本 身的性质有关以外, 还与温度有关, 而且随着温度的升高, 基本上按指数规律增加。因此, 半导体载流子浓度对温度 十分敏感。对于硅材料, 大约温度每升高８℃, 本征载流 子浓度ni增加 1 倍；对于锗材料, 大约温度每升高１２℃, ｎｉ增加 1 倍。 除此之外, 半导体载流子浓度还与光照有 关, 人们正是利用此特性,制成光敏器件
112杂质半导体 N型半导体 在本征半导体中,掺入微量5价元素,如磷、锑、砷等,则 原来晶格中的某些硅(锗)原子被杂质原子代替。由于杂质原子 的最外层有5个价电子,因此它与周围4个硅(锗)原子组成共 价键时,还多余1个价电子。它不受共价键的束缚,而只受自 身原子核的束缚,因此,它只要得到较少的能量就能成为自由电 子,并留下带正电的杂质离子,它不能参与导电,如图1-4所示。 显然,这种杂质半导体中电子浓度远远大于空穴的浓度,即 n1>>pa(下标n表示是N型半导体)主要靠电子导电,所以称为 N型半导体。由于5价杂质原子可提供自由电子,故称为施主 杂质。N型半导体中,自由电子称为多数载流子;空穴称为少 数载流子
1.1.2 杂质半导体 1. 在本征半导体中, 掺入微量５价元素, 如磷、锑、砷等, 则 原来晶格中的某些硅(锗)原子被杂质原子代替。由于杂质原子 的最外层有５个价电子, 因此它与周围４个硅(锗)原子组成共 价键时, 还多余 1 个价电子。 它不受共价键的束缚, 而只受自 身原子核的束缚, 因此, 它只要得到较少的能量就能成为自由电 子, 并留下带正电的杂质离子, 它不能参与导电, 如图１-４所示。 显然, 这种杂质半导体中电子浓度远远大于空穴的浓度, 即 nn >>pn (下标ｎ表示是Ｎ型半导体), 主要靠电子导电, 所以称为 Ｎ型半导体。由于５价杂质原子可提供自由电子, 故称为施主 杂质。Ｎ型半导体中, 自由电子称为多数载流子；空穴称为少 数载流子
<(+4)(+4)2.(+4) 键外 电子 (+4 +5 +4 施主 原子 +4 +4 +4 图1-4N型半导体共价键结构
＋4 ＋4 ＋4 ＋4 ＋5 ＋4 ＋4 ＋4 ＋4 键外 电子 施主 原子 图 1 - 4 N型半导体共价键结构
杂质半导体中多数载流子浓度主要取决于掺入的杂 质浓度。由于少数载流子是半导体材料共价键提供的, 因而其浓度主要取决于温度。此时电子浓度与空穴浓 度之间,可以证明有如下关系: nnPn=npI=ni- p2 即在一定温度下,电子浓度与空穴浓度的乘积是 个常数,与掺杂浓度无关
杂质半导体中多数载流子浓度主要取决于掺入的杂 质浓度。由于少数载流子是半导体材料共价键提供的, 因而其浓度主要取决于温度。 此时电子浓度与空穴浓 度之间,可以证明有如下关系： 2 2 n n 1 1 1 1 n p n p n p = = = 即在一定温度下, 电子浓度与空穴浓度的乘积是一 个常数, 与掺杂浓度无关