本征半导体与杂质半导体

通俗来说，本征半导体是指纯净的，不含杂质的半导体；杂质半导体是指在本征半导体中掺入微量其它元素（称为杂质）的半导体。在近代电子学中，用得最多的半导体是硅和锗，它们都是四价元素，原子最外层有四个价电子。

这些元素的原子的导电性不稳定，外层电子很容易离开原子核的引力范围，成为自由电子，同时在原子内部留下呈现正电性的原子结构。在金属物质中的导体中，原子的外层电子离原子核较远，受原子核的吸引力就很小，因此常温下就有大量的电子能挣脱原子核的束缚而成为自由电子。这就是为什么导体具有良好的导电能力的原因。在绝缘体中，其外层电子离原子核较近，受原子核束缚力很大，几乎没有自由电子存在，因此它不导电，正常情况下是绝缘的。在特定条件下，例如在绝缘体两端加上特别高的电压，把外层电子硬“拉”出来，这时绝缘体就变成导体，这种现象称为击穿。

在热力学温度零度(K=-7C)时,价电子无法挣脱共价键的束缚,因此本征半导体中没有自由电子,此时半导体相当于绝体,但在常温下,少量价电子获得足够的能量挣脱了共价健的束而成为自由电子,形成热发,中价电子A同时在来价键的位置上留下一个空位,称为空,于是邻近价电子就可填补到这个空位上,在这个电子原来的位置上又留下新的空位,以后其他电子又可转移到新空位上,因此空穴能参与导电,空是由于是一个电子圆形成的,所以空是一种带正电的流子.可见，在热发下本半导体中存在两种能与导电的流子成对的电子和空,但是常下由热激发产生的电子一对的数量是很少的这就是为什么本征半导体导电能力很差的原需要指出,由热激发产生的自由电子,也会释放能量到附近的空穴,这种现象为复合除了上面讨论的热发以外,也可利用光进行发,热酸发和光激发统称为本征激发在本征半导体中,随着温度的升高成光照的增强,电子一空对的数量将大大增加导电能力将大大提高,这就是半导体具有热敏性和光性的基本原理。半导体内导电性能发生显著的变化,根据入的杂质不同,余质半导体可分为N型(电子)半导体和P型(空)半导体两大类1.N型半导在本征半导体中入少量五价元素确(或,梯等,由于入的碘原子数比硅原子要少得多,因此整个晶体结构基本不变,只是某些位置上的硅原子将被磷原子所代替磷原子有5个价电子,其中4个价电子与邻近的硅原子的价电子形成价键,剩下的一个价电子虽然还受到磷原子的束缚,但是这种束端作用终究要比共价键的重博作用微得多只要给这个价电子较小的能量,它就能挣脱磷原子的来而成为自由电子,磷原子释放出多余的价电子后,因失去电子成为正离子,如图1-3所示,我们把这类能释放电子的杂质称为施主杂质,这一释放过程称为施主杂质电离。可见,每个施主杂质原子电离后就产生一个电子和一个正离子,它们是成对产生的,电子是能自由运动的,而正离子是不能运动的,此外,杂质半导体中同样存在热激发,产生少量的电子一空对。因此,自由电子数远大于空穴数,这种电子浓度大大增加的图1-3N型半导体的共价结构半导体称为N型半导体,我们称自由电子为多数流子(简称多子),而称空穴为少数载流子(简称少子)2.P型半导体在本半导体中推少量三价元素硼或铝等由于入的原子数量比硅原子要少得多,因此整个体结构基本不变,只是某些位置上的原子被原子所代替,原子只有3个价电子,它与周围硅原子组成共价键时,因缺少一个电子在晶体中便产生一个空位,半导体的共价键构周共价键中的电子很容易迁到这里来,于是形成一个空穴,而原子由于多了一个电子而成为不能运动的负离子。