汇总P型半导体与N型半导体.ppt
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p型半导体 n型半导体异质结一、p型半导体p型半导体是半导体物理中的一种材料,其导电性质由主要的正电荷载流子空穴(空位电子)控制。
在p型半导体中,掺入了少量的三价元素,如硼(B)、铝(Al)等。
这些三价元素在晶格中取代了部分原子,形成了空电位,使得空位周围的电子可以轻易地跳到空位上,形成空穴。
这些空穴具有正电荷,因此p型半导体被称为“空穴导体”。
二、n型半导体与p型半导体相反,n型半导体的导电性质由主要的负电荷载流子电子控制。
在n型半导体中,掺入了少量的五价元素,如磷(P)、砷(As)等。
这些五价元素在晶格中取代了部分原子,形成了多余的电子,使得电子的数量比空穴多。
这些多余的电子使得n型半导体具有负电荷,因此被称为“电子导体”。
三、异质结异质结是由p型半导体和n型半导体的接触面组成的结构。
由于两者的导电性质不同,当它们接触时,会发生一些有趣的现象。
1. 能带结构在p型半导体中,价带和导带之间的能隙较小,而在n型半导体中,能隙较大。
当p型半导体和n型半导体接触时,两者的能带结构会发生变化。
在接触面附近,能带会发生弯曲,形成一个能带弯曲区域,称为“空间电荷区”。
在这个区域内,电子和空穴会发生扩散和再组合,形成电场。
这个电场被称为“内建电场”。
2. 空穴和电子的扩散由于空穴和电子具有不同的电荷性质,它们会受到内建电场的影响而发生扩散。
空穴会从p型半导体向n型半导体扩散,而电子则从n型半导体向p型半导体扩散。
这种扩散现象被称为“电子和空穴的注入”。
3. 结电位由于扩散过程,p型半导体的电子浓度会增加,n型半导体的空穴浓度也会增加。
在接触面附近,会形成一种平衡态,使得电子和空穴的浓度达到相等。
在这个平衡态下,两者的浓度差会形成一个电势差,称为“结电位”。
4. 效应与应用异质结的形成和上述现象对于半导体器件的制造和应用具有重要意义。
例如,二极管就是由p型半导体和n型半导体的异质结构组成的。
当二极管的正向电压大于结电位时,电子和空穴会进一步注入,形成电流。
P型和N型半导体P型和N型半导体如果杂质是周期表中第Ⅲ族中的⼀种元素──受主杂质,例如硼或铟,它们的价电⼦带都只有三个电⼦,并且它们传导带的最⼩能级低于第Ⅳ族元素的传导电⼦能级。
因此电⼦能够更容易地由锗或硅的价电⼦带跃迁到硼或铟的传导带。
在这个过程中,由于失去了电⼦⽽产⽣了⼀个正离⼦,因为这对于其它电⼦⽽⾔是个“空位”,所以通常把它叫做“空⽳”,⽽这种材料被称为“P”型半导体。
在这样的材料中传导主要是由带正电的空⽳引起的,因⽽在这种情况下电⼦是“少数载流⼦”。
如图1所⽰。
N型半导体如果掺⼊的杂质是周期表第V族中的某种元素──施主杂质,例如砷或锑,这些元素的价电⼦带都有五个电⼦,然⽽,杂质元素价电⼦的最⼤能级⼤于锗(或硅)的最⼤能级,因此电⼦很容易从这个能级进⼊第Ⅳ族元素的传导带。
这些材料就变成了半导体。
因为传导性是由于有多余的负离⼦引起的,所以称为“N”型。
也有些材料的传导性是由于材料中有多余的正离⼦,但主要还是由于有⼤量的电⼦引起的,因⽽(在N型材料中)电⼦被称为“多数载流⼦”。
如图2所⽰。
P型和N型半导体的应⽤由P型半导体或N型半导体单体构成的产品有热敏电阻器、压敏电阻器等电阻体。
由P型与N型半导体结合⽽构成的单结半导体元件,最常见的是⼆极管;此外,FET也是单结元件。
PNP或NPN以及形成双结的半导体就是晶体管。
(1)⽤于LEDLED在20世纪60年代诞⽣后就被认定是荧光灯管、灯泡等照明设备的终结者,甚⾄有⼈认为LED将会开创⼀个新的照明时代,最终出现在所有需要照明的场合。
LED的⼯作原理和我们常见的⽩炽灯、荧光灯完全不同,LED从本质上来说是⼀种半导体器件。
LED的核⼼部分是由P型半导体和N型半导体组成的晶⽚,在P型半导体和N型半导体的交界⾯就会出现⼀个具有特殊导电性能的薄层,也就是常说的PN结(PN Junction Transistors)。
PN结可以对P型半导体和N型半导体中多数载流⼦的扩散运动产⽣阻⼒,当对PN结施加正向电压时,电流从LED的阳极流向阴极,⽽在PN结中少数载流⼦与多数载流⼦进⾏复合,多余的能量就会转变成光⽽释放出来。
N型与P型半导体什么是N型半导体,什么是P型半导体?N型半导体也称为电子型半导体。
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。
在纯净的硅晶体中掺入五价元素(如磷),使之取代晶格中硅原子的位置,就形成了N 型半导体。
在N型半导体中,自由电子为多子,空穴为少子,主要靠自由电子导电。
自由电子主要由杂质原子提供,空穴由热激发形成。
掺入的杂质越多,多子(自由电子)的浓度就越高,导电性能就越强。
P型半导体也称为空穴型半导体。
P型半导体即空穴浓度远大于自由电子浓度的杂质半导体。
在纯净的硅晶体中掺入三价元素(如硼),使之取代晶格中硅原子的位子,就形成P型半导体。
在P型半导体中,空穴为多子,自由电子为少子,主要靠空穴导电。
空穴主要由杂质原子提供,自由电子由热激发形成。
掺入的杂质越多,多子(空穴)的浓度就越高,导电性能就越强。
掺入的杂质越多,多子(空穴)的浓度就越高,导电性能就越强。
在纯净的硅晶体中掺入三价元素(如硼),使之取代晶格中硅原子的位置,就形成P型半导体。
在P型半导体中,空穴为多子,自由电子为少子,主要靠空穴导电。
由于P型半导体中正电荷量与负电荷量相等,故P型半导体呈电中性。
空穴主要由杂质原子提供,自由电子由热激发形成。
n型半导体就是在单晶硅中掺入5族元素杂质,多子为电子,p型半导体是掺入3族杂质,多子为空穴。
更深入的理解是通过改变费米能级使得自由电子或空穴的占有率提升,从而改变半导体导电性能。
怎么使N型半导体变成P型半导体?什么条件下可以使N型半导体变成P型半导体?N型半导体就是导电载流子是电子,P型半导体就是导电载流子是空穴。
N型半导体中之所以是电子导电是因为其在本征半导体基础上进行了施主掺杂(例如在本征Si中掺入5价的磷元素)而P型半导体中之所以是空穴导电是因为其在本征半导体基础上进行了授主掺杂(例如在本征Si中掺入3价的硼元素)Si为4价所以假设要想把磷掺杂量为X的N 型半导体转为P型当然就是在此N型半导体中掺入大于X量的磷(当然具体掺杂量与工艺及材料有关)半导体的掺杂等工艺要在超净间中进行,掺杂是半导体工艺中的一步,主要的掺杂方法有离子注入和热扩散半导体材料中形成pn结,是不是一定要先有p型半导体跟n型半导体? P型硅中是怎么形成pn 结的?求解是的。
P型和N型半导体如果杂质是周期表中第Ⅲ族中的一种元素──受主杂质,例如硼或铟,它们的价电子带都只有三个电子,并且它们传导带的最小能级低于第Ⅳ族元素的传导电子能级。
因此电子能够更容易地由锗或硅的价电子带跃迁到硼或铟的传导带。
在这个过程中,由于失去了电子而产生了一个正离子,因为这对于其它电子而言是个“空位”,所以通常把它叫做“空穴”,而这种材料被称为“P”型半导体。
在这样的材料中传导主要是由带正电的空穴引起的,因而在这种情况下电子是“少数载流子”。
如图1所示。
N型半导体如果掺入的杂质是周期表第V族中的某种元素──施主杂质,例如砷或锑,这些元素的价电子带都有五个电子,然而,杂质元素价电子的最大能级大于锗(或硅)的最大能级,因此电子很容易从这个能级进入第Ⅳ族元素的传导带。
这些材料就变成了半导体。
因为传导性是由于有多余的负离子引起的,所以称为“N”型。
也有些材料的传导性是由于材料中有多余的正离子,但主要还是由于有大量的电子引起的,因而(在N型材料中)电子被称为“多数载流子”。
如图2所示。
P型和N型半导体的应用由P型半导体或N型半导体单体构成的产品有热敏电阻器、压敏电阻器等电阻体。
由P型与N型半导体结合而构成的单结半导体元件,最常见的是二极管;此外,FET也是单结元件。
PNP或NPN以及形成双结的半导体就是晶体管。
(1)用于LEDLED在20世纪60年代诞生后就被认定是荧光灯管、灯泡等照明设备的终结者,甚至有人认为LED将会开创一个新的照明时代,最终出现在所有需要照明的场合。
LED的工作原理和我们常见的白炽灯、荧光灯完全不同,LED从本质上来说是一种半导体器件。
LED的核心部分是由P型半导体和N型半导体组成的晶片,在P型半导体和N型半导体的交界面就会出现一个具有特殊导电性能的薄层,也就是常说的PN结(PN Junction Transistors)。
PN结可以对P型半导体和N型半导体中多数载流子的扩散运动产生阻力,当对PN结施加正向电压时,电流从LED的阳极流向阴极,而在PN结中少数载流子与多数载流子进行复合,多余的能量就会转变成光而释放出来。
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电流是指电荷的定向移动。
在半导体材料硅或锗晶体中掺入三价元素杂质可构成缺壳粒的P型半导体,掺入五价元素杂质可构成多余壳粒的N形半导体。
1,说锗晶体本身是电中性的,那掺入三价元素杂质后的P型半导体还是电中性的吗?2,入三价元素杂质的N形半导体如果还为电中性,为什么电子的数目较多?
3,入五价元素杂质的P型半导体如果还为电中性,为什么空穴的数目较多?空穴在电场力的作用下还可以移动?那空穴到底指的是什么?
4,果P型半导体和N形半导体都符合了电中性,那结合之后电子为什么在没有电场力的作用下还可以移动?。