半导体器件和技术/杂质半导体
< 半导体器件和技术
本征半导体的导电性很差，我们可以通过在本征半导体中掺入适量的杂质元素，得到杂质半导体，以此来增强导电性。同时，通过控制掺入杂质元素的浓度，我们可以控制杂质半导体的导电性能。
按掺入杂质元素不同，可形成N型半导体和P型半导体。
N型半导体
[编辑]在纯硅晶体中掺入五价元素（如磷），可形成N型半导体。杂质原子的最外层有五个价电子，除形成共价键外，还多出一个电子。多出的电子不受共价键束缚，只需很少的能量就能成为自由电子，而杂质原子因在晶格上，且又缺少电子，故变为不能移动的正离子。N型半导体中，自由电子的浓度大于空穴浓度，故称自由电子为多数载流子（多子），称空穴为少数载流子（少子）。由于杂质原子可以提供电子，故称为施主原子。N型半导体主要靠自由电子导电，掺入杂质越多，自由电子浓度越高，导电性能越强。
P型半导体
[编辑]在纯硅晶体中掺入三价元素（如硼），则可以形成P型半导体。杂质原子的最外层有三个电子，当它们与周围的硅原子形成共价键时，就产生了一个“空位”，当硅原子的外层电子填补此空位时，其共价键中便产生一个空穴，而杂质原子则成为不可移动的负离子。因此，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。掺入的杂质越多，空穴浓度就越高，导电性能越强。因杂质原子中的空位吸收电子，故称之为受主原子。
总结
[编辑]杂质的掺入使得多子的数目大大增加，使多子与少子复合的机会大增多。因此，对于杂质半导体，多子浓度越高，少子的浓度就越低。可以认为，多子的浓度约等于所掺杂质原子浓度，因而它受温度的影响很小；而少子是本征激发形成的，所以尽管其浓度很低，却对温度大常敏感，这将影响半导体器件的性能。