N型和P型半导体

1、特点

半导体中有两种载流子，即价带中的空穴和导带中的电子，以电子导电为主的半导体称之为N型半导体，与之相对的，以空穴导电为主的半导体称为P型半导体。“N”表示负电的意思，取自英文Negative的第一个字母。在这类半导体中，参与导电的 (即导电载体) 主要是带负电的电子，这些电子来自半导体中的施主。凡掺有施主杂质或施主数量多于受主的半导体都是N型半导体。例如，含有适量五价元素砷、磷、锑等的锗或硅等半导体。由于N型半导体中正电荷量与负电荷量相等，故N型半导体呈电中性。自由电子主要由杂质原子提供，空穴由热激发形成。掺入的杂质越多，多子（自由电子）的浓度就越高，导电性能就越强。

2、形成原理

掺杂和缺陷均可造成导带中电子浓度的增高。对于锗、硅类半导体材料，掺杂Ⅴ族元素(磷、砷、锑等)，当杂质原子以替位方式取代晶格中的锗、硅原子时，可提供除满足共价键配位以外的一个多余电子，这就形成了半导体中导带电子浓度的增加，该类杂质原子称为施主。Ⅲ-Ⅴ族化合物半导体的施主往往采用Ⅳ或Ⅵ族元素。某些氧化物半导体，如ZnO、Ta等，其化学配比往往呈现缺氧，这些氧空位能表现出施主的作用，因而该类氧化物通常呈电子导电性，即是N型半导体，真空加热，能进一步加强缺氧的程度，这表现为更强的电子导电性。

PN型半导体的形成及原理

P N型半导体的形成及原理公司内部编号：（GOOD-TMMT-MMUT-UUPTY-UUYY-DTTI-

半导体的导电原理如图所示，不含杂质的半导体称为本征半导体。半导体硅和锗的最外层电子有四个，故而称它为四价元素，每一个外层电子称为价电子。为了处于稳定状态，单晶硅和单晶锗中的每个原子的四个价电子都要和相邻原子的价电子配对，形成所谓的共价键。但是共价键中的电子并不像绝缘体中的电子结合的那样紧，由于能量激发（如光照、温度变化），一些电子就能挣脱原有的束缚而成为自由电子。与此同时，某处共价键中失去一个电子，相应地就留下一个空位，称为空穴。自由电子和空穴总是成对出现的。如果在本征半导体两端加以电压，则会有两种数量相等的运载电荷的粒子（称作载流子）产生电流。一种是由自由电子向正极移动，形成的电子电流；另一种是空穴向负极移动形成的空穴电流，如下图所示。空穴电流的形成好像电影场中，前排座位空着，由后排人逐个往前填补人，人向前运动，空位向后运动一样（空穴本身并不会移动，因后面的自由电子与前面的空穴结合，而后面又因缺少了自由电子所以又产生了新的空穴，所以看起来像是空穴也在移动）因此，在半导体中同时存在着电子导电和空穴导电，但由于这两种载流子数量很

少，所以本征半导体导电能力远不如金属中的自由电子。 P型半导体和N型半导体的形成如果在本征半导体中掺入少量的杂质，半导体的导电性能将会大大的改善。在纯净的半导体硅（Si）中掺入少量的五价磷（P）或三价硼（B）元素，就构成了电子型半导体（简称N型半导体）和空穴型半导体（简称P型半导体）。如图所示，在纯净半导体中掺入原子外层有三个电子的硼元素。硼原子与相邻硅原子形成共价键时，因缺少一个电子而多一个空穴。每掺入一个硼原子就有一个空穴，这种半导体称为P型半导体。在P型半导体中，空穴占多数，自由电子占少数，空穴是多数载流子。同理在

P、N型半导体的形成及原理

后运动一样（空穴本身并不会移动，因后面的自由电子与前面的空穴结合，而后面又因缺少了自由电子所以又产生了新的空穴，所以看起来像是空穴也在移动）因此，在半导体中同时存在着电子导电和空穴导电，但由于这两种载流子数量很少，所以本征半导体导电能力远不如金属中的自由电子。 P型半导体和N型半导体的形成如果在本征半导体中掺入少量的杂质，半导体的导电性能将会大大的改善。在纯净的半导体硅（Si）中掺入少量的五价磷（P）或三价硼（B）元素，就构成了电子型半导体（简称N型半导体）和空穴型半导体（简称P型半导体）。

如图所示，在纯净半导体中掺入原子外层有三个电子的硼元素。硼原子与相邻硅原子形成共价键时，因缺少一个电子而多一个空穴。每掺入一个硼原子就有一个空穴，这种半导体称为P型半导体。在P型半导体中，空穴占多数，自由电子占少数，空穴是多数载流子。同理在纯净的半导体硅中掺入原子外层有五个电子的磷元素，就形成了N型半导体。

N型与P型半导体

N型与P型半导体什么是N型半导体，什么是P型半导体？ N型半导体也称为电子型半导体。N型半导体即自由电子浓度远大于空穴浓度的杂质半导体。在纯净的硅晶体中掺入五价元素（如磷），使之取代晶格中硅原子的位置，就形成了N 型半导体。在N型半导体中，自由电子为多子，空穴为少子，主要靠自由电子导电。自由电子主要由杂质原子提供，空穴由热激发形成。掺入的杂质越多，多子（自由电子）的浓度就越高，导电性能就越强。 P型半导体也称为空穴型半导体。P型半导体即空穴浓度远大于自由电子浓度的杂质半导体。在纯净的硅晶体中掺入三价元素（如硼），使之取代晶格中硅原子的位子，就形成P型半导体。在P型半导体中，空穴为多子，自由电子为少子，主要靠空穴导电。空穴主要由杂质原子提供，自由电子由热激发形成。掺入的杂质越多，多子（空穴）的浓度就越高，导电性能就越强。掺入的杂质越多，多子（空穴）的浓度就越高，导电性能就越强。在纯净的硅晶体中掺入三价元素（如硼），使之取代晶格中硅原子的位置，就形成P型半导体。在P型半导体中，空穴为多子，自由电子为少子，主要靠空穴导电。由于P型半导体中正电荷量与负电荷量相等，故P型半导体呈电中性。空穴主要由杂质原子提供，自由电子由热激发形成。 n型半导体就是在单晶硅中掺入5族元素杂质，多子为电子， p型半导体是掺入3族杂质，多子为空穴。更深入的理解是通过改变费米能级使得自由电子或空穴的占有率提升，从而改变半导体导电性能。怎么使N型半导体变成P型半导体？什么条件下可以使N型半导体变成P型半导体？ N型半导体就是导电载流子是电子，P型半导体就是导电载流子是空穴。N型半导体中之所以是电子导电是因为其在本征半导体基础上进行了施主掺杂（例如在本征Si中掺入5价的磷元素）而P型半导体中之所以是空穴导电是因为其在本征半导体基础上进行了授主掺杂（例如在本征Si中掺入3价的硼元素）Si为4价所以假设要想把磷掺杂量为X的N 型半导体转为P型当然就是在此N型半导体中掺入大于X量的磷（当然具体掺杂量与工艺及材料有关）半导体的掺杂等工艺要在超净间中进行，掺杂是半导体工艺中的一步，主要的掺杂方法有离子注入和热扩散半导体材料中形成pn结,是不是一定要先有p型半导体跟n型半导体? P型硅中是怎么形成pn结的?求解是的。P型半导体是在单晶硅（锗）中参入微量三价元素，如的硼、铟、镓或铝等，就变成以空穴导电为主的半导体，即P型半导体。在P型半导体中，空穴(带正电)叫多数载流子;电子(带负电)叫少数载流子。如果在硅或锗等半导体材料中加入微量的磷、锑、砷等五价元素，就变成以电子导电为主的半导体，即N型半导体。在N型半导体中，电子(带负电)叫多数载流子;空穴(带正电)叫少数载流子。pn结就是把这两种半导体烧结在一起，由电子

型和N型半导体

P型和N型半导体如果杂质是周期表中第Ⅲ族中的一种元素──受主杂质，例如硼或铟，它们的价电子带都只有三个电子，并且它们传导带的最小能级低于第Ⅳ族元素的传导电子能级。因此电子能够更容易地由锗或硅的价电子带跃迁到硼或铟的传导带。在这个过程中，由于失去了电子而产生了一个正离子，因为这对于其它电子而言是个“空位”，所以通常把它叫做“空穴”，而这种材料被称为“P”型半导体。在这样的材料中传导主要是由带正电的空穴引起的，因而在这种情况下电子是“少数载流子”。如图1所示。 N型半导体如果掺入的杂质是周期表第V族中的某种元素──施主杂质，例如砷或锑，这些元素的价电子带都有五个电子，然而，杂质元素价电子的最大能级大于锗（或硅）的最大能级，因此电子很容易从这个能级进入第Ⅳ族元素的传导带。这些材料就变成了半导体。因为传导性是由于有多余的负离子引起的，所以称为“N”型。也有些材料的传导性是由于材料中有多余的正离子，但主要还是由于有大量的电子引起的，因而（在N型材料中）电子被称

为“多数载流子”。如图2所示。

P型和N型半导体的应用由P型半导体或N型半导体单体构成的产品有热敏电阻器、压敏电阻器等电阻体。由P型与N型半导体结合而构成的单结半导体元件，最常见的是二极管；此外，FET也是单结元件。PNP或NPN 以及形成双结的半导体就是晶体管。（1）用于LED LED在20世纪60年代诞生后就被认定是荧光灯管、灯泡等照明设备的终结者，甚至有人认为LED将会开创一个新的照明时代，最终出现在所有需要照明的场合。LED的工作原理和我们常见的白炽灯、荧光灯完全不同，LED从本质上来说是一种半导体器件。LED的核心部分是由P型半导体和N型半导体组成的晶片，在P 型半导体和N型半导体的交界面就会出现一个具有特殊导电性能的薄层，也就是常说的PN结(PN Junction Transistors)。PN 结可以对P型半导体和N型半导体中多数载流子的扩散运动产生阻力，当对PN结施加正向电压时，电流从LED的阳极流向阴极，

1、P型半导体和N型半导体的形成

P型半导体和N型半导体的形成半导体是由硅、锗等物质组成的导电性介于导体和绝缘体之间的一类物质，向半导体中掺入杂质或改变光照、温度等可改变其导电能力。半导体的导电原理不含杂质的半导体称为本征半导体。半导体硅和锗的最外层电子有四个，故而称它为四价元素，每一个外层电子称为价电子。为了处于稳定状态，单晶硅和单晶锗中的每个原子的四个价电子都要和相邻原子的价电子配对，形成所谓的共价键，如上图所示。但是共价键中的电子并不像绝缘体中的电子结合的那样紧，由于能量激发（如光照、温度变化），一些电子就能挣脱原有的束缚而成为自由电子。与此同时，某处共价键中失去一个电子，相应地就留下一个空位，称为空穴。自由电子和空穴总是成对出现的。如果在本征半导体两端加以电压，则会有两种数量相等的运载电荷的粒子（称作载流子）产生电流。一种是由自由电子向正极移动，形成的电子电流；另一种是空穴向负极移动形成的空穴电流，如左图所示。空穴电流的形成

好像电影场中，前排座位空着，由后排人逐个往前填补人，人向前运动，空位向后运动一样。因此，在半导体中同时存在着电子导电和空穴导电，但由于这两种载流子数量很少，所以本征半导体导电能力远不如金属中的自由电子。 P型半导体和N型半导体的形成如果在本征半导体中掺入少量的杂质，半导体的导电性能将会大大的改善。在纯净的半导体硅（Si）中掺入少量的五价磷（P）或三价硼（B）元素，就构成了电子型半导体（简称N型半导体）和空穴型半导体（简称P型半导体）。在纯净半导体中掺入原子外层有三个电子的硼元素。硼原子与相邻硅原子形成共价键时，因缺少一个电子耳多一个空穴。如上图所示每掺入一个硼原子就有一个空穴，这种半导体称为P型半导体。在P型半导体中，空穴占多数，自由电子占少数，空穴是多数载流子。同理在纯净的半导体硅中掺入原子外层有五个电子的磷元素，就形成了N型半导体。

N型与P型半导体教程文件

N型与P型半导体

更深入的理解是通过改变费米能级使得自由电子或空穴的占有率提升，从而改变半导体导电性能。怎么使N型半导体变成P型半导体？什么条件下可以使N型半导体变成P型半导体？ N型半导体就是导电载流子是电子，P型半导体就是导电载流子是空穴。 N型半导体中之所以是电子导电是因为其在本征半导体基础上进行了施主掺杂（例如在本征Si中掺入5价的磷元素）而P型半导体中之所以是空穴导电是因为其在本征半导体基础上进行了授主掺杂（例如在本征Si中掺入3价的硼元素） Si 为4价所以假设要想把磷掺杂量为X的N型半导体转为P型当然就是在此N 型半导体中掺入大于X量的磷（当然具体掺杂量与工艺及材料有关）半导体的掺杂等工艺要在超净间中进行，掺杂是半导体工艺中的一步，主要的掺杂方法有离子注入和热扩散半导体材料中形成pn结,是不是一定要先有p型半导体跟n型半导体? P型硅中是怎么形成pn结的?求解是的。 P型半导体是在单晶硅（锗）中参入微量三价元素，如的硼、铟、镓或铝等，就变成以空穴导电为主的半导体，即P型半导体。在P型半导体中，空穴(带正电)叫多数载流子;电子(带负电)叫少数载流子。如果在硅或锗等半导体材料中加入微量的磷、锑、砷等五价元素，就变成以电子导电为主的半导体，即N型半导体。在N型半导体中，电子(带负电)叫多数载流子;空穴(带正电)叫少数载流子。 pn结就是把这两种半导体烧结在一起，由电子和空穴运动

n型和p型半导体

N型和P型半导体半导体分类P型半导体N型半导体无杂质半导体含杂质半导体种类氮化物半导体氧化物半导体非晶半导体电界型半导体磁性半导体半导体器件集成电路微处理器内存晶体管-晶体管逻辑电路互补式金属氧化物半导体固体物理学能带结构能带计算第一原理计算导带价带能隙费米能不纯物准位电子空穴施主受主物性物理学晶体管双极性晶体管场效应管MOSFET闸流体薄膜晶体管关连二极管太阳能电池发光二极管其他 PN结耗尽层欧姆接触肖特基接触MOS接合电子学电路半导体器件制造金属绝缘体 1、特点半导体中有两种载流子，即价带中的空穴和导带中的电子，以电子导电为主的半导体称之为N型半导体，与之相对的，以空穴导电为主的半导体称为P型半导体。“N”表示负电的意思，取自英文Negative的第一个字母。在这类半导体中，参与导电的(即导电载体) 主要是带负电的电子，这些电子来自半导体中的施主。凡掺有施主杂质或施主数量多于受主的半导体都是N型半导体。例如，含有适量五价元素砷、磷、锑等的锗或硅等半导体。由于N 型半导体中正电荷量与负电荷量相等，故N型半导体呈电中性。自由电子主要由杂质原子提供，空穴由热激发形成。掺入的杂质越多，多子（自由电子）的浓度就越高，导电性能就越强。 2、形成原理掺杂和缺陷均可造成导带中电子浓度的增高。对于锗、硅类半导体材料，掺杂Ⅴ族元素(磷、砷、锑等)，当杂质原子以替位方式取代晶格中的锗、硅原子时，可提供除满足共价键配位以外的一个多余电子，这就形成了半导体中导带电子浓度的增加，该类杂质原子称为施主。Ⅲ-Ⅴ族化合物半导体的施主往往采用Ⅳ或Ⅵ族元素。某些氧化物半导体，如ZnO、Ta2O5等，其化学配比往往呈现缺氧，这些氧空位能表现出施主的作用，因而该类氧化物通常呈电子导电性，即是N型半导体，真空加热，能进一步加强缺氧的程度，这表现为更强的电子导电性。

n型与p型半导体

n -型和p -型半导体半导体的电子性质是由价带和导带之间的带隙大小决定的(见第2章副篇)。有些物质的带隙具有固定的大小, 这些物质叫本征半导体(intrinsic semiconductor), 许多半导体是所谓的非本征半导体(extrinsic semiconductor, 或外赋半导体), 其带隙的大小是通过小心地加入杂质控制的。加入杂质的过程叫掺杂(doping)。让我们以硅半导体为例, 对掺杂的结果做说明(图 )。 Si 是第IV 族元素, 当用第V 族元素P 掺杂时, 杂质P 原子的能级恰好处于Si 的导带的下方。每个P 原子使用其5个价电子中的4 个与相邻的4个Si 原子形成化学键, 热能就足以将那个“额外”的价电子激发至导带, 留下一个不能移动的P +正离子。这里的P 原子叫给体原子(donor atom), 这类半导体的导电性主要依赖给体原子的电子在导带中的运动。它们被称作n -型半导体, n 是negative 的首字母, 指载流子带负电荷。当用第III 族元素Al 掺杂时, 杂质Al 原子的能级恰好处于Si 的价带的上方。由于每个Al 原子只有3个价电子, 与相邻的3个Si 原子形成电子对键, 与第4个Si 原子只能形成单电子键。然而, 此时的价带电子容易激发至受体能级的一个Al 原子, 形成一个不能移动的Al -负离子, 这里的Al 原子叫受体原子(acceptor atom)。在这种情况下, 价带产生了一个带正电荷的空穴。这类半导体的导电性主要依赖带正电荷的空穴的迁移, 它们被叫作p -型半导体, p 是positive 的首字母。

N型半导体和P型半导体

N型半导体和P型半导体主讲教师：张晓春

N型半导体和P型半导体主要内容： N型半导体、P型半导体。

1. N 型半导体掺杂后自由电子数目大量增加，自由电子导电成为这种半导体的主要导电方式，称为电子半导体或N 型半导体。掺入五价元素 Si Si Si Si p+ 多余电子磷原子在常温下即可变为自由电子失去一个电子变为正离子在本征半导体中掺入微量的杂质（某种元素），形成杂质半导体。在N 型半导体中自由电子是多数载流子，空穴是少数载流子。

2. P 型半导体掺杂后空穴数目大量增加，空穴导电成为这种半导体的主要导电方式，称为空穴半导体或 P 型半导体。掺入三价元素 Si Si Si Si 在 P 型半导体中空穴是多数载流子，自由电子是少数载流子。 B – 硼原子接受一个电子变为负离子空穴无论N 型或P 型半导体都是中性的，对外不显电性。

1. 在杂质半导体中多子的数量与（a. 掺杂浓度、b.温度）有关。 2. 在杂质半导体中少子的数量与（a. 掺杂浓度、b.温度）有关。 3. 当温度升高时，少子的数量（a. 减少、b. 不变、c. 增多）。 a b c 4. 在外加电压的作用下，P 型半导体中的电流主要是，N 型半导体中的电流主要是。（a. 电子电流、b.空穴电流） b a

小结 1. N型半导体在本征半导体中掺入五价元素，即为N型半导体。在N 型半导体中自由电子是多数载流子，空穴是少数载流子。 2. P型半导体在本征半导体中掺入三价元素，即为P型半导体。在P 型半导体中空穴是多数载流子，自由电子是少数载流子。