什么是N型单导体与P型半导体

描述

  什么是N型单导体与P型半导体

  N型单导体和P型半导体是两种不同类型的半导体材料,它们具有不同的电子特性和导电能力。

  N型单导体是在纯的硅或其他半导体材料中掺入五价元素(如磷、砷等)而形成的。这些五价元素会引入额外的自由电子,使得材料中的载流子以电子为主,因此称为N型(n-type)。在N型材料中,电子作为主要的载流子负责电流的传导。当N型材料被正向偏置(正电压施加在N区)时,电子会在导带中移动,从而形成电流。

  P型半导体是在纯的硅或其他半导体材料中掺入三价元素(如硼、铝等)而形成的。这些三价元素会引入空穴(正电荷载流子),使得材料中的载流子以空穴为主,因此称为P型(p-type)。在P型材料中,空穴作为主要的载流子负责电流的传导。当P型材料被正向偏置(正电压施加在P区)时,空穴会在价带中移动,从而形成电流。

  当N型和P型材料结合在一起形成PN结时,由于它们之间的载流子浓度差异,会形成电场,这也是二极管的关键特性。这个PN结具有非线性导电特性,使得它能够实现电流的单向导通性,即在正向偏置时能够导通电流,而在反向偏置时产生很大的电阻,几乎不导通电流。这就为二极管的应用提供了基础,如整流、信号调制、电压参考等。

N型半导体即自由电子浓度远大于空穴浓度的杂质半导体,是一种电子型半导体。将磷(P)、锑(Sb)、砷(As)等5价原子的杂质少量地掺进锗或硅的纯晶体中可以形成N型半导体,此类提供电子的杂质称为施主杂质;

另一方面,P型半导体,即空穴型半导体,是以带正电的空穴导电为主的半导体。掺入3价原子硼(B)、镓(Ga) 、铟(In)等则可形成P型半导体,此类提供空穴的杂质称为受主杂质。其中,拥有负(Negative)电荷的自由电子及扮演正(Positive)电荷角色的空穴担负着传导电流的作用。

如图所示,将晶体管的一半做成P型,另一半做成N型,P型与N型结合的部分称为PN结。

半导体材料

P型部分拥有许多空穴,而N型部分拥有许多自由电子。在P型半导体和N型半导体结合后,由于N型区内自由电子为多子,空穴几乎为零称为少子,而P型区内空穴为多子,自由电子为少子,在它们的交界处就出现了电子和空穴的浓度差。由于自由电子和空穴浓度差的原因,有一些电子从N型区向P型区扩散,也有一些空穴要从P型区向N型区扩散。它们扩散的结果就使P区一边失去空穴,留下了带负电的杂质离子,N区一边失去电子,留下了带正电的杂质离子。

最后,多子的扩散和少子的漂移达到动态平衡,混合而达到平衡状态。而我们将移动至对方领域的载流子称为注入载流子。在P型半导体和N型半导体的结合面两侧,留下离子薄层,这个离子薄层形成的空间电荷区称为PN结。PN结的内电场方向由N区指向P区。在空间电荷区,由于缺少多子,所以也称耗尽层。

  n型半导体和p型半导体哪个导电性好

  N型半导体和P型半导体具有不同的导电性。

  在N型半导体中,由于材料中引入了额外的自由电子,电子是主要的载流子,导电性较好。这是因为在N型半导体中,外部电场或施加的电压会推动自由电子在导带中移动,从而形成电流。

  而在P型半导体中,由于材料中引入了空穴,空穴是主要的载流子。相对于N型半导体,空穴移动的速度较慢,因此导电性稍差。

  对于常见的半导体材料,N型半导体的导电性要好于P型半导体。这也是为什么在很多半导体器件中,N型材料常用作导电层,而P型材料常用作控制电流流动或形成PN结的区域。

  导电性的好坏除了与材料类型相关,也与材料的纯度、杂质掺入量以及温度等因素有关。

  审核编辑:黄飞

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