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y13864816103新蟲 (正式寫手)
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[交流]
p 和 n 型半導(dǎo)體的困惑 已有2人參與
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大家好,我有一個(gè)疑問。純晶體硅不摻雜任何三價(jià)或者五價(jià)的元素,電子和空穴濃度相等,這個(gè)我可以理解; 可是,為什么加入五價(jià)的As(砷)后,電子就比空穴多了呢?一般課本的解釋是說As外層五個(gè)電子,四個(gè)電子與Si作用后,剩下的一個(gè)可以作為自由電子導(dǎo)電,于是導(dǎo)電電子濃度就大于空穴濃度,于是我的疑問來了,As在提供一個(gè)自由電子的同時(shí),不也產(chǎn)生了一個(gè)相應(yīng)的空穴嘛?或者從整體來看,電荷應(yīng)該守恒,為0才對(duì)。為什么自由電子就比空穴多了呢…… |
| 你是不是看錯(cuò)了,摻雜三價(jià)或五價(jià)的離子,因?yàn)槿齼r(jià)或五價(jià)金屬離子失去電子,而提供空軌道,即空穴,所以應(yīng)該是空穴比電子多才對(duì),摻入3價(jià)或五價(jià)元素雜質(zhì)(如硼、鎵、銦、鋁,砷等)產(chǎn)生大量空穴,獲得的為P型半導(dǎo)體,又稱空穴型半導(dǎo)體,而空穴是P型半導(dǎo)體中的載流子,為多子。所以應(yīng)該是空穴多,為多子,并非多電子。 |

專家顧問 (知名作家)
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專家經(jīng)驗(yàn): +5165 |
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以硅摻雜為例幫你解釋吧: Si的價(jià)電子結(jié)構(gòu)是3s2 3p2,P的價(jià)電子結(jié)構(gòu)是3s2 3p3; 純硅中,每個(gè)Si原子周圍都是Si,利用全部四個(gè)軌道形成共價(jià)鍵,這樣,硅會(huì)形成一個(gè)填充滿電子的連續(xù)能帶,即價(jià)帶(每個(gè)軌道上都填滿2個(gè)電子);同時(shí)還會(huì)形成另一個(gè)連續(xù)的能帶,即導(dǎo)帶(每個(gè)軌道上都上空的),且價(jià)帶和導(dǎo)帶之間有一能量差,該能量差稱為禁帶。要想導(dǎo)電,價(jià)帶上的電子必須克服禁帶能量才能進(jìn)入導(dǎo)帶。 如果P是摻雜元素,其摻入比例極少,因此周圍都是Si原子,通過利用能量低的3s1 3p3來與四個(gè)Si形成共價(jià)鍵,還有一個(gè)電子處在高能量的3d1軌道上!這樣,就會(huì)在禁帶之間形成一個(gè)新的價(jià)帶,使得新價(jià)帶與導(dǎo)帶之間的能量差大幅度變小,即新的禁帶寬度變小,電子躍遷容易得多,即導(dǎo)電性增強(qiáng)。由于新價(jià)帶的電子來自摻雜元素P,且是通過電子的移動(dòng)來導(dǎo)電,因此稱為N型(負(fù))半導(dǎo)體。 如果換成Al摻雜,其比例很少,則由于其價(jià)電子為3s2 3p1,只有3個(gè)電子,在與Si形成共價(jià)鍵后,就會(huì)缺少一個(gè)電子,這樣,會(huì)在硅基質(zhì)的價(jià)帶和導(dǎo)帶之間形成一個(gè)新的導(dǎo)帶,即空軌道能級(jí)處在原禁帶之間,導(dǎo)致價(jià)帶和新導(dǎo)帶之間的能量差變小,也會(huì)引起導(dǎo)電必大增。當(dāng)電子從基質(zhì)躍遷入新的導(dǎo)帶時(shí),就會(huì)在基質(zhì)中留下一個(gè)空穴(可填充電子),相當(dāng)于空穴的移動(dòng),所以稱為P型半導(dǎo)體。 |
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