杂质半导体的P型和N型区别及特性

由于本征半导体的载流子自由电子和空穴浓度太低，因而其导电能力很差，不宜在半导体器件制造中直接使用。为了提高本征半导体的导电能力，需要在本征半导体中掺入某些微量的杂质。掺入杂质的本征半导体称为杂质半导体。根据掺入杂质的不同，杂质半导体分为P型半导体和N型半导体。

1.P型半导体

在硅或锗本征半导体中掺入微量的三价元素（如硼或铟等）得到的杂质半导体称为P型半导体。

如图1-3所示，在P型半导体中，由于三价杂质原子在与硅原子形成共价键时，缺少一个价电子而在共价键中留下一个空位，当相邻共价键的电子受到热振动或在其他激发条件下获得能量时，就有可能填补这个空位而在该相邻原子中便出现一个空穴。空穴的浓度远远大于电子的浓度，所以称空穴为多数载流子（简称多子），主要由掺杂形成，多子浓度取决于杂质浓度，掺入杂质越多，多子浓度越大；电子为少数载流子（简称少子），由本征激发形成，其浓度主要取决于温度，温度越高，少子浓度越大。P型半导体中载流子浓度大大增加，导电能力显著增强。

在P型半导体中，因杂质原子中的空位可以吸收电子，故称之为受主原子。杂质原子吸收电子后成为带负电荷的负离子，不能自由移动，因此，负离子不是载流子。P型半导体中的正电荷量（硅原子失去电子而形成的空穴和本征激发的空穴的电荷量）和负电荷量（负离子和本征激发的电子的电荷量）相等，故P型半导体呈电中性。

2.N型半导体

在硅或锗本征半导体中掺入微量的五价元素（如磷或锑等）得到的杂质半导体称为N型半导体。(https://www.xing528.com)

如图1-4所示，在N型半导体中，由于五价杂质原子中只有四个价电子能与周围四个半导体原子中的价电子形成共价键，而多余的一个价电子因无共价键束缚而很容易形成自由电子，因此自由电子数远远大于空穴数。所以，在N型半导体中，自由电子是多数载流子（简称多子），它主要由杂质原子提供，多子浓度取决于杂质浓度；空穴是少数载流子（简称少子），由本征激发形成，其浓度主要取决于温度。N型半导体中载流子浓度大大增加，导电能力显著增强。

图1-3 P型半导体

图1-4 N型半导体

在N型半导体中，因杂质原子可以提供电子，故称之为施主原子。杂质原子失去电子后成为带正电荷的正离子，不能自由移动，因此，正离子不是载流子。N型半导体中的正电荷量（正离子和本征激发的空穴的电荷量）和负电荷量（杂质原子施放的电子和本征激发的电子的电荷量）相等，故N型半导体呈电中性。