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四、杂质半导体 杂质半导体有两种 N 型半导体 P 型半导体 在本征半导体硅或锗中掺入微量的其它适当元素后所形成的半导体 一、 N 型半导体 掺入五价杂质元素（如磷、砷）的杂质半导体 +4 +4 +4 +4 +4 +4 +4 +4 +4 掺入少量五价杂质元素磷 P +4 +4 +4 +4 +4 +4 +4 +4 +4 P 多出一个电子 出现了一个正离子 +4 +4 +4 +4 +4 +4 +4 +4 P + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + 半导体中产生了大量的自由电子和正离子 N型半导体 磷（P）：施主原子 杂质半导体主要靠多数载流子导电。掺入杂质越多，多子浓度越高，导电性越强，实现导电性可控。 自由电子：多数载流子 空穴比未加杂质时的数目多了？少了？为什么？ 空穴：少数载流子 掺杂浓度 ? 电子数 c. 电子是多数载流子，简称多子;空穴是少数载流 子，简称少子。 e. 因电子带负电，称这种半导体为N(negative)型或 电子型半导体。 f. 因掺入的杂质给出电子，又称之为施主杂质。 b. N型半导体中产生了大量的(自由）电子和正离子。 可见： d. np× nn=K(T) a. N型半导体是在本征半导体中掺入少量五价杂质 元素形成的。 在本征半导体中掺入三价杂质元素，如硼等。 B +4 +4 +4 +4 +4 +4 +4 +4 +4 P 型半导体 +4 +4 +4 +4 +4 +4 +4 +4 +4 B 出现了一个空位 +4 +4 +4 +4 +4 +4 B +4 +4 +4 +4 +4 +4 +4 +4 B +4 +4 负离子 空穴 - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - 半导体中产生了大量的空穴和负离子 P型半导体 硼（B）：受主原子 空穴：多数载流子 P型半导体主要靠空穴导电，掺入杂质越多，空穴浓度越高，导电性越强， 在杂质半导体中，温度变化时，载流子的数目变化吗？少子与多子变化的数目相同吗？少子与多子浓度的变化相同吗？ 自由电子：少数载流子 掺杂浓度 ? 空穴数 c. 空穴是多数载流子,电子是少数载流子。 e. 因空穴带正电，称这种半导体为P(positive)型或 空穴型半导体。 f. 因掺入的杂质接受电子，故称之为受主杂质。 a. P型半导体是在本征半导体中掺入少量的三价 杂质元素形成的。 b. P型半导体产生大量的空穴和负离子。 可见： d. np× nn=K(T) 杂质半导体的转型： 当掺入三价元素的密度大于五价元素的密度时，可将N型转为P型； 当掺入五价元素的密度大于三价元素的密度时，可将P型转为 N型； P 型、N 型半导体的简化图示 负离子 多数载流子 少数载流子 正离子 多数载流子 少数载流子 P型 N型 半导体中正负电荷数相等，保持电中性。 固体材料：超导体: 大于106(?cm)-1 导 体: 106~104(?cm)-1 半导体: 104~10-10(?cm)-1 绝缘体: 小于10-10(?cm)-1 ？什么是半导体 从导电特性和机制来分： 不同电阻特性 不同输运机制 按组成分： 无机半导体：元素、化合物 有机半导体 按结构分: 晶体：单晶体、多晶体 非晶体、无定形 一、半导体材料的分类 按功能和应用分 微电子半导体（集成电路） 光电半导体（LED、光伏器件） 热电半导体（热电制冷和发电） 微波半导体 气敏半导体（传感器） ∶ ∶ 1.无机半导体材料 无机半导体晶体材料包含元素半导体、化合物半导体及固溶体半导体。 (1)元素半导体晶体 Si、Ge、Se 等元素 化合物 半导体 Ⅲ-Ⅴ族 Ⅱ-Ⅵ族 金 属氧化物 Ⅳ-Ⅵ族 Ⅴ-Ⅵ族 Ⅳ-Ⅳ族 InP、GaN、GaAs、InSb、InAs CdS、CdTe、CdSe、 ZnS SiC GeS、SnTe、GeSe、PbS、PbTe AsSe3、AsTe3、AsS3、SbS3 CuO2、ZnO、SnO2 (2)化合物半导体 最常用的半导体材料 锗 硅 半导体导电性能是由其原子结构决定的。 硅（Si）、锗（Ge），均为四价元素，它们原子的最外层电子受原子核的束缚力介于导体与绝缘体之间。 二、半导体的几个重要特性： （1） 热敏特性 （2）光敏特性 （3）掺杂特性 +14 2 8 4 Si 硅原子结构示意图 +32 2 8