n型和p型半導(dǎo)體材料特性詳解

以同樣的方式理解p型材料(如下圖所示)。不同之處在于，只有元素周期表第三列的硼被用來使p型的硅摻雜。當(dāng)硼與硅混合時，硼也從硅中吸取電子。然而，這里也只能湊齊三個外層電子，而不是四個電子，在原子的外環(huán)上有一個地方?jīng)]有被電子填充，這個未填充的位置被定義為空穴，由于相當(dāng)于一個負(fù)的電子，所以也就可以被理解為帶正電的空穴。

在摻雜的半導(dǎo)體材料中，存在大量的活性非常強的空穴和電子，它們會源源不斷不斷地產(chǎn)生。由于空穴帶正電，所以會吸引電子過來，但是原來地方的電子離開之后，就自然形成了一個空穴。在下圖中非常形象的說明了電子如何完成導(dǎo)電的過程。當(dāng)電壓施加在一塊導(dǎo)電或半導(dǎo)體材料上時，負(fù)電子移動到電壓源的正極，這樣過程就和電池導(dǎo)電一樣。

在p型材料中(如下圖所示)，電子將沿著空穴為它指導(dǎo)好的路線，一個一個位置的移動，朝著電源的正極移動。

當(dāng)然，當(dāng)一個電子離開它的位置時，它會留下一個新的空穴。因為它繼續(xù)向正極移動，就會產(chǎn)生一連串的空穴。但是人們用電流計測量這個電流移動過程時，總是依照正電流的方式來規(guī)定，但實際上由電子引發(fā)的電流其實是一個負(fù)電流，它與我們認(rèn)為的電流方向是在相反的方向。換個角度來看，我們依照空穴的流動來觀察，這種現(xiàn)象被稱為空穴流，這個現(xiàn)象在半導(dǎo)體材料當(dāng)中是獨一無二的，和我們常見的導(dǎo)體中的電流產(chǎn)生機理完全不同。

在半導(dǎo)體材料中產(chǎn)生p型導(dǎo)電性的摻雜劑稱為受主原子。產(chǎn)生n型條件的摻雜劑稱為施主原子。一個簡單的方法可以把這些術(shù)語進(jìn)行區(qū)分，受主原子可以構(gòu)成P型半導(dǎo)體，而施主原子可以構(gòu)成N型半導(dǎo)體。

導(dǎo)體、絕緣體和半導(dǎo)體的電學(xué)特性如下圖所示。摻雜半導(dǎo)體的特殊特性在下圖中也可以非常詳細(xì)的看到。

n型和p型半導(dǎo)體也可以由其他的一些特定的元素來形成，比若說鍺元素，當(dāng)然還有一些特殊的化合物半導(dǎo)體。

載流子遷移率

通過前面我們的分析，由于電子的質(zhì)量非常小，而空穴具有更大的質(zhì)量，需要克服的電磁力更大，所以在半導(dǎo)體材料上，移動一個電子所需的能量往往比移動一個空穴所需的能量更大。我猜想，大家還是會對移動這些載流子(空穴和電子)所需的能量和速度具體有多少會有一些興趣。具體的而言，我們一般會將這些載流子的移動速度稱為載流子的遷移率，并且我們可以根據(jù)自己的直覺來猜想：空穴的載流子的遷移率更加的低，可以想像成一個比較大的石頭做成的球體，即便推動起來，速度也會非常的慢。電子的遷移率會比較高（相當(dāng)于推動一個很小的球體）。載流子的遷移率在為電路選擇特定半導(dǎo)體材料時，需要著重的進(jìn)行考慮。