N型半导体 为了在半导体内产生多余的电子，可以将一种叫做施 主杂质或N型杂质掺入本征硅（或锗）的晶体内。 ÷施主原子在掺杂半导体的共价键结构中多余一个电子。 典型的施主原子有磷、神和锑。在砷化稼工艺中，施 主原子包括元素周期表中的族元素（作为砷原子的 施主)或V族元素（作为镓原子的施主）。 当一个施主原子加入半导体后，其多余的电子易于受 热激发成为自宙电子参与传导电流，巴移动后，茬 施主原子的位置上留下一个固定的、不能移动的正离 在产生自由电子的同时，并不产生相应的空穴。称为 电子型半导体或N型半导体。在N型半导体中，电子 为多数载流子，空穴为少数载流子。 11
N型半导体 ❖ 为了在半导体内产生多余的电子，可以将一种叫做施 主杂质或N型杂质掺入本征硅(或锗)的晶体内。 ❖ 施主原子在掺杂半导体的共价键结构中多余一个电子。 典型的施主原子有磷、砷和锑。在砷化镓工艺中，施 主原子包括元素周期表中的VI族元素(作为砷原子的 施主)或IV族元素(作为镓原子的施主)。 ❖ 当一个施主原子加入半导体后，其多余的电子易于受 热激发而成为自由电子参与传导电流，它移动后，在 施主原子的位置上留下一个固定的、不能移动的正离 子。 ❖ 在产生自由电子的同时，并不产生相应的空穴。称为 电子型半导体或N型半导体。在N型半导体中，电子 为多数载流子，空穴为少数载流子。 11
N型半导体的共价键结构 ÷在掺入杂质后，载流子的数目都有相当程度的增加。 若每个受主杂质都能产生一个空穴，或者每个施主杂 质都能产生一个自由电子，则尽管杂质含量很微，但 它们对半导体的导电能力却有很大的影响。 +4 十4】 施主原子提供 的多余的电子 +4】 +5 +4】 施主正离子 4 12
N型半导体的共价键结构 ❖ 在掺入杂质后，载流子的数目都有相当程度的增加。 若每个受主杂质都能产生一个空穴，或者每个施主杂 质都能产生一个自由电子，则尽管杂质含量很微，但 它们对半导体的导电能力却有很大的影响。 12
杂质半导体的载流子浓度 在热平衡下，多子浓度值与少子浓度值的乘 积恒等于本征载流子浓度值n的平方。 掺入杂质对本征半导体的导电性有很大的影 响，一些典型的数据如下： 。T=300K室温下，本征硅的电子和空穴浓度： n=p=l.4×I011cm3 。掺杂后型半导体中的自由电子浓度： n=5×1016/cm3 本征硅的原子浓度：4.96×10221cm3 以上三个浓度基本上依次相差百万倍 13
杂质半导体的载流子浓度 在热平衡下，多子浓度值与少子浓度值的乘 积恒等于本征载流子浓度值ni的平方。 掺入杂 质对本征半导体的导电性有很大的影 响，一些典型的数据如下: ◦ T=300 K室温下,本征硅的电子和空穴浓度: n = p =1.4×1010/cm3 ◦ 掺杂后 N 型半导体中的自由电子浓度: n=5×1016/cm3 ◦ 本征硅的原子浓度: 4.96×1022/cm3 ◦ 以上三个浓度基本上依次相差百万倍 13
本节中的有关概念 本征半导体、杂质半导体 自由电子、空穴 ● 本征激发 ·施主杂质、受主杂质 ·N型半导体、P型半导体 ·多数载流子、少数载流子 14
本节中的有关概念 本征半导体、杂质半导体 自由电子、空穴 本征激发 施主杂质、受主杂质 N型半导体、P型半导体 多数载流子、少数载流子 14
§3-2PN结的形成及特性 在室温下，P型半导体中含有的受主杂质电离为带 正电的空穴和带负电的受主离子。N型半导体中含 有的施主杂质电离为带负电的电子和带正电的施主 离子。 P型和N型半导体中还有少数受本征激发产生的电子 和空穴，通常本征激发产生的载流子要比掺杂产生 的少得多。 半导体中的正负电荷数是相等的，它们的作用互相 抵消，因此保持电中性。 15
§3-2 PN结的形成及特性 ❖ 在室温下， P型半导体中含有的受主杂质电离为带 正电的空穴和带负电的受主离子。N型半导体中含 有的施主杂质电离为带负电的电子和带正电的施主 离子。 ❖ P型和N型半导体中还有少数受本征激发产生的电子 和空穴，通常本征激发产生的载流子要比掺杂产生 的少得多。 ❖ 半导体中的正负电荷数是相等的，它们的作用互相 抵消，因此保持电中性。 15