什么是p型半導(dǎo)體,n型半導(dǎo)體,p
什么是p型半導(dǎo)體,n型半導(dǎo)體,p
物理人氣:621 ℃時間:2020-03-30 08:41:35
優(yōu)質(zhì)解答
【n型半導(dǎo)體】“n”表示負(fù)電的意思,在這類半導(dǎo)體中,參與導(dǎo)電的主要是帶負(fù)電的電子,這些電子來自半導(dǎo)體中的“施主”雜質(zhì).所謂施主雜質(zhì)就是摻入雜質(zhì)能夠提供導(dǎo)電電子而改變半導(dǎo)體的導(dǎo)電性能.例如,半導(dǎo)體鍺和硅中的五價元素砷、銻、磷等原子都是施主雜質(zhì).如果在某一半導(dǎo)體的雜質(zhì)總量中,施主雜質(zhì)的數(shù)量占多數(shù),則這種半導(dǎo)體就是n型半導(dǎo)體.如果在硅單晶中摻入五價元素砷、磷.則在硅原子和砷、磷原子組成共價鍵之后,磷外層的五個電子中,四個電子組成共價鍵,多出的一個電子受原子核束縛很小,因此很容易成為自由電子.所以這種半導(dǎo)體中,電子載流子的數(shù)目很多,主要kao電子導(dǎo)電,叫做電子半導(dǎo)體,簡稱n型半導(dǎo)體.\x0d【p型半導(dǎo)體】“p”表示正電的意思.在這種半導(dǎo)體中,參與導(dǎo)電的主要是帶正電的空穴,這些空穴來自于半導(dǎo)體中的“受主”雜質(zhì).所謂受主雜質(zhì)就是摻入雜質(zhì)能夠接受半導(dǎo)體中的價電子,產(chǎn)生同數(shù)量的空穴,從而改變了半導(dǎo)體的導(dǎo)電性能.例如,半導(dǎo)體鍺和硅中的三價元素硼、銦、鎵等原子都是受主.如果某一半導(dǎo)體的雜質(zhì)總量中,受主雜質(zhì)的數(shù)量占多數(shù),則這半導(dǎo)體是p型半導(dǎo)體.如果在單晶硅上摻入三價硼原子,則硼原子與硅原子組成共價鍵.由于硼原子數(shù)目比硅原子要少很多,因此整個晶體結(jié)構(gòu)基本不變,只是某些位置上的硅原子被硼原子所代替.硼是三價元素,外層只有三個價電子,所以當(dāng)它與硅原子組成共價鍵時,就自然形成了一個空穴.這樣,摻入的硼雜質(zhì)的每一個原子都可能提供一個空穴,從而使硅單晶中空穴載流子的數(shù)目大大增加.這種半導(dǎo)體內(nèi)幾乎沒有自由電子,主要kao空穴導(dǎo)電,所以叫做空穴半導(dǎo)體,簡稱p型半導(dǎo)體.\x0d【p-n結(jié)】在一塊半導(dǎo)體中,摻入施主雜質(zhì),使其中一部分成為n型半導(dǎo)體.其余部分摻入受主雜質(zhì)而成為p型半導(dǎo)體,當(dāng)p型半導(dǎo)體和n型半導(dǎo)體這兩個區(qū)域共處一體時,這兩個區(qū)域之間的交界層就是p-n結(jié).p-n結(jié)很薄,結(jié)中電子和和空穴都很少,但在kao近n型一邊有帶正電荷的離子,kao近p型一邊有帶負(fù)電荷的離子.這是因?yàn)?在p型區(qū)中空穴的濃度大,在n型區(qū)中電子的濃度大,所以把它們結(jié)合在一起時,在它們交界的地方便要發(fā)生電子和空穴的擴(kuò)散運(yùn)動.由于p區(qū)有大量可以移動的空穴,n區(qū)幾乎沒有空穴,空穴就要由p區(qū)向n區(qū)擴(kuò)散.同樣n區(qū)有大量的自由電子,p區(qū)幾乎沒有電子,所以電子就要由n區(qū)向p區(qū)擴(kuò)散.隨著擴(kuò)散的進(jìn)行,p區(qū)空穴減少,出現(xiàn)了一層帶負(fù)電的粒子區(qū);n區(qū)電子減少,出現(xiàn)了一層帶正電的粒子區(qū).結(jié)果在p-n結(jié)的邊界附近形成了一個空間電荷區(qū),p型區(qū)一邊帶負(fù)電荷的離子,n型區(qū)一邊帶正電荷的離子,因而在結(jié)中形成了很強(qiáng)的局部電場,方向由n區(qū)指向p區(qū).當(dāng)結(jié)上加正向電壓(即p區(qū)加電源正極,n區(qū)加電源負(fù)極)時,這電場減弱,n區(qū)中的電子和p區(qū)中的空穴都容易通過,因而電流較大;當(dāng)外加電壓相反時,則這電場增強(qiáng),只有原n區(qū)中的少數(shù)空穴和p區(qū)中的少數(shù)電子能夠通過,因而電流很小.因此p-n結(jié)具有整流作用.當(dāng)具有p-n結(jié)的半導(dǎo)體受到光照時,其中電子和空穴的數(shù)目增多,在結(jié)的局部電場作用下,p區(qū)的電子移到n區(qū),n區(qū)的空穴移到p區(qū),這樣在結(jié)的兩端就有電荷積累,形成電勢差.這現(xiàn)象稱為p-n結(jié)的光生伏特效應(yīng).由于這些特性,用p-n結(jié)可制成半導(dǎo)體二極管和光電池等器件.如果在p-n結(jié)上加以反向電壓(n區(qū)加在電源正極,p區(qū)加在電源負(fù)極),電壓在一定范圍內(nèi),p-n結(jié)幾乎不通過電流,但當(dāng)加在p-n結(jié)上的反向電壓越過某一數(shù)值時,發(fā)生電流突然增大的現(xiàn)象.這時p-n結(jié)被擊穿.p-n結(jié)被擊穿后便失去其單向?qū)щ姷男阅?但結(jié)并不一定損壞,此時將反向電壓降低,它的性能還可以恢復(fù).根據(jù)其內(nèi)在的物理過程,p-n結(jié)擊穿可分為雪崩擊穿和隧道擊穿兩種.
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