关于本征半导体、掺杂半导体的注意事项

  当禁带宽度Eg,比较小时,随着温度上升，从价带跃迁到导带的电子数增多,同时在价带产生同样数目的空穴,这个过程叫做电子-空穴对的产生。室温条件下能产生这样的电子-空穴对，并具有一定电导率的半导体叫做本征半导体，它是极纯而又没有缺陷的半导体。通常情况下，由于半导体内含有杂质或存在晶格缺陷，使得作为自由载流子的(电子或空穴)一方增多，形成掺杂半导体，存在多余电子的称为N型半导体,存在多余空穴的称为P型半导体。

　　杂质原子可通过两种方式掺入晶体结构，当杂质原子拥挤在基质晶体原子间的空隙中时，称为间隙杂质;另一种方式是用杂质原子替换基质晶体的原子，保持晶体结构有规律的原子排列，称这些原子为替位杂质。

　　元素周期表中Ⅲ族和V族的原子在硅中充当替位杂质,如1个V族杂质替换了1个硅原子的晶格,4个价电子与周围的硅原子组成共价键，但第5个价电子却处于不同的情况。它不在共价键内,因此不在价带内;同时又被束缚于V族原子，不能穿过晶格自由运动,因此它也不在导带内。可以预期，与束缚在共价键内的自由电子相比，释放这个多余电子只需较少的能量，比硅的带隙能量1.1eV小得多。自由电子位于导带中,因此被束缚于V族原子的多余电子位于低于导带底的地方。

　　这就在“禁止的”带院中安置了一个允许能级。 例如，把V族元索(Sb、AL 、P)作为杂质携入单元素平导体硅单晶中时，这些杂质群代硅原子的位置进入晶格点。它的5个价电子除与相邻的硅原子形成共价键外，还多余1个价电子。与共价健相比，这个剩余价电子极松弛地结合于杂质原子。因此，只要杂质原子得到很少的能量，在温室下就可以较放出，形成自由电子，而杂质原子本身变成1价正离子，但因受晶格点阵的束缚，它不能运动，在这种情况下，掺V族元素的硅就形成了电子过剩的N型半导体。这类可以向半导体提供自由电子的杂质称为施主杂质。

　　除了从这些施主能级产生的电子外，还存在从价带激发到导带的电子。由于这个过程是电子-空穴成对产生的，因此，也存在相同数目的空穴。在N型半导体中,把数量多的电子称为多数载流子,将数量少的空穴称为少数载流子。

　　Ⅲ族杂质分析与上述类似，如将B、AI、Ga、In作为杂质掺入时，由于形成完整的共价键上缺少1个电子，所以就从相邻的硅原子中夺取1个价电子来形成完整的共价键。被夺走电子的原子留下一个空位,成为空穴。结果,杂质原子成为1价负离子的同时，提供了束缚不紧的空穴。这种结合只要用很少的能量就可能破坏，而形成自由空穴,使半导体成为空穴过剩的P型半导体。接受电子的杂质原子称为受主杂质。在这种情况下，多数载流子为空穴，少数载流子为电子。另外，也有由于构成元素蒸汽压差过大等原因，造成即使掺，入杂质也得不到N、P两种导电类型的情况。