太阳能光伏发电应用技术-P型和N型半导体

太阳能光伏发电应用技术-P型和N型半导体

　　1. N型半导体

　　如果在纯净的硅晶体中掺人少量的5价杂质磷(或砷、锑等),由于磷的原子数目比硅原子少得多,因此整个结构基本不变，只是某些位置上的硅原子被磷原子所取代。由于磷原子具有5个价电子，所以1个磷原子与相邻的4个硅原子结成共价键后，还多余1个价电子，这个价电子没有被束缚在共价键中，只受到磷原子核的吸引，所以它受到的束缚力要小得多,很容易挣脱磷原子核的吸引而变成自由电子，从而使得硅晶体中的电子载流子数目大大增加。因为5价的杂质原子可提供一个自由电子,掺入的5价杂质原子又称为施主;所以一个掺入5价杂质的4价半导体,就成了电子导电类型的半导体,也称为N型半导体。在这种N型半导体材料中,除了由于掺入杂质而产生大量的自由电子以外，还有由于热激发而产生少量的电子-空穴对。空穴的数目相对于电子的数目是极少的，所以把空穴称为少数载流子，而将电子称为多数载流子。

　　2. P型半导体

　　同样,如果在纯净的硅晶体中掺入能够俘获电子的3价杂质，如硼(或铝、镓或铟等)，这些3价杂质原子的外层只有3个价电子，当它与相邻的硅原子形成共价键时,还缺少一个价电子,因而在一个共价键上要出现一个空穴，这个空穴可以接受外来电子的填补。而附近硅原子的共有价电子在热激发下，很容易转移到这个位置上来，于是在那个硅原子的共价键上就出现了一个空穴,硼原子接受一个价电子后也形成带负电的硼离子。这样，每一个硼原子都能接受一个价电子,同时在附近产生一个空穴，从而使得硅晶体中的空穴载流子数目大大增加。由于3价杂质原子可以接受电子而被称为受主杂质,因此掺入3价杂质的4价半导体，也称为P型半导体。当然，在P型半导体中，除了掺人杂质产生的大量空穴外，热激发也会产生少量的电子-空穴对，但是相对来说，电子的数目要小得多。与N型半导体相反，对于P型半导体空穴是多数载流子，而电子为少数载流子。

　　但是，对于纯净的半导体而言，无论是N型还是P型，从整体来看.都是电中性的，内部的电子和空穴数目相等，对外不显示电性。这是由于单晶半导体和掺，

　　入的杂质都是电中性故。在掺杂的过程中，既不损失电荷也没有从外界得到电荷,只是掺入杂质原子的价电子数目比基体材料的原子多了一个或少了一个，因而使半导体出现大量可运动的电子或空穴，并没有破坏整个半导体内正、负电荷的平衡状态。