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y13864816103新蟲(chóng) (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(wèn)。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(shuō)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(wèn)來(lái)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(lái)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…… |
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jiagle
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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(guò)利用能量低的3s1 3p3來(lái)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(lái)自摻雜元素P，且是通過(guò)電子的移動(dòng)來(lái)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。 |
3樓2013-05-18 16:23:24
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| 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。 |
2樓2013-05-18 15:57:17
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