IC半导体的基础知识(三)

杂质半导体 在本征半导体中，如果掺入微量的杂质(某些特殊元素)，将使掺杂后的半导体(杂质半导体)的导电能力显著改变。根据掺入杂质性质的不同，杂质半导体分为电子型半导体(N型)和空穴型半导体(P型)两大类。

1.N型半导体

若在纯净的硅晶体中掺入微量的五价元素(如磷)，这样，硅原子占有的某些位置会被掺入的微量元素(如磷)原子所取代。而整个晶体结构基本不变。磷原子与硅原子组成共价键结构只需四个价电子，而磷原子的外层有五个价电子，多余的那个价电子不受共价键束缚，只需获得很少的能量就能成为自由电子。由此可见，荔湾区数字芯片，掺入一个五价元素的原子，就能提供一个自由电子。必须注意的是，产生自由电子的同时并没有产生空穴，但由于热运动原有的晶体仍会产生少量的电子空穴对。所以，只要在本征半导体中掺入微量的五价元素，就可以得到大量的自由电子，且自由电子数目远比掺杂前的电子空穴对数目要多得多。

这种以自由电子导电为主要导电方式的杂质半导体称为电子型半导体，简称N型半导体。N型半导体中存在着大量的自由电子，这就提高了电子与空穴的复合机会，相同温度下空穴的数目比掺杂前要少。所以，在N型半导体中，电子是多数载流子(简称多子)，空穴是少数载流子(简称少子)。N型半导体主要靠自由电子导电，掺入的杂质浓度越高，自由电子数目越大，导电能力也就越强。

在N型半导体中，一个杂质原子提供一个自由电子，当杂质原子失去一个电子后，就变为固定在晶格中不能移动的正离子，但它不是载流子。因此，N型半导体就可用正离子和与之数量相等的自由电子去表示。

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