半导体_什么是半导体?半导体是什么?

我们已经知道纯半导体的导电性很差，高温条件下内部有热载流子产生才能使它们半导电。在大多数的应用中，常用参杂的方法来使它们半导电。

掺杂是在硅晶体中加入其它叫做杂质的物质来改变其电特性的处理过程。常用的一种杂质叫做砷，砷被认为是施主杂质，因为每个砷原子都会供给晶体一个自由电子。图8-7表示了简化了的砷原子。砷在很多方面都不同于硅，但是它最重要的不同点是在价轨道上5个价电子。

当一个砷原子进入硅晶体后，将会产生一个自由电子。图8－8表示了自由电子的产生过程。相邻的硅原子的共价键捕获砷原子的4个价电子形成新的共价键，就像是其它的硅原子一样，牢牢地把砷原子固定在晶体中。砷的第五个价电子不能形成键的形式，因而对于晶体而言，它就是自由电子。这样这些电子就可以自由运动，可以充当载流子。甚至在室温条件下含有砷原子的硅就可以成为半导电。

掺杂降低了硅晶体的电阻。当有5个价电子的施主杂质被掺杂进来，就会产生自由电子。因为电子带有负电荷，我们就说产生了N型半导体。

  P型半导体

掺杂还包括其它类型的杂质材料。图8-9表示简化的硼原子。注意到硼只有3个价电子，如果硼原子进入硅晶体，就会产生P型的载流子。

图8-10表示与相邻硅原子不能形成一个共价键，因而产生了一个空穴，或缺少一个电子。空穴被指定为带正电荷，因为它能够吸引一个电子或被一个电子填充。

硼称为受主杂质。在晶体中每个硼原子会产生一个能够接受电子的空穴。

空穴也充当载流子。在导体中或在N型半导体中，载流子是电子。自由电子在外加电压作用下运动，并且它们向电压的正端漂移运动。但是，在P型半导体中，空穴是向电压源的负端移动。空穴电流与电子电流相等但方向相反，图8-11显示N型半导体和P型半导体材料之间的区别，在图8-11（a）中，载流子是电子，它们向电压源的正端漂移。在图8-11（b）中，载流子是空穴，它们向电压源的负端漂移。