PN结二极管由两种半导体材料(如p型和n型)的两个相邻部分组成。这些材料是像Si(硅)或Ge(锗)这样的半导体,包括原子杂质。在这里,半导体的类型可以由杂质的种类来决定。向半导体材料中添加杂质的过程被称为掺杂。因此,包括杂质在内的半导体被称为掺杂半导体。本文概述了P型半导体及其工作原理。


什么是P型半导体?

定义:一旦三价材料被赋予纯半导体(Si/Ge),就被称为p型半导体。这里,三价材料是硼、铟、镓、铝等。最常见的是,半导体是由Si材料制成的,因为它的价壳层中包括4个电子。为了制造P型半导体,可以添加额外的材料,如铝或硼。这些材料的价壳层中只有三个电子。

这些半导体是通过掺杂半导体材料制成的。与半导体的量相比,添加了少量的杂质。通过改变添加的掺杂剂量,半导体的精确特性将发生变化。在这种类型的半导体中,空穴的数量比电子的数量多。在类硅掺杂杂质中经常使用像硼/镓这样的三价杂质。所以p型半导体的例子是镓或者硼。

兴奋剂

向p型半导体中添加杂质以改变其性质的过程称为p型半导体掺杂。通常,用于掺杂三价和五价元素的材料是Si和Ge。因此,这种半导体可以通过使用三价杂质掺杂本征半导体来形成。这里,“P”表示正极,其中半导体中的空穴是高的。

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P型半导体掺杂

P型半导体形成

硅半导体是四价元素,晶体的常见结构包括来自4个外部电子的4个共价键。在硅中,III族和V族元素是最常见的掺杂剂。III族元素包括3个外部电子,当用于掺杂Si时,这些电子像受体一样工作。

一旦受体原子改变了晶体中的四价硅原子,就可以产生电子空穴。它是一种电荷载体,负责在半导体材料中产生电流。

这种半导体中的载流子带正电荷,并在半导体材料中从一个原子移动到另一个原子。添加到本征半导体中的三价元素将在结构内产生正电子空穴。例如,掺杂有硼等III族元素的a-Si晶体将产生p型半导体,但掺杂有磷等V族元素的晶体将产生n型半导体。空穴的总数可以等于供体位点的数量(p≈NA)。这种半导体的大多数电荷载流子是空穴,而少数电荷载流子是电子。

P型半导体的能量图

p型半导体能带图如下所示。共价键内的空穴数量可以通过添加三价杂质在晶体中形成。在导带内也可以接触到较少数量的电子。

Energy Band Diagram
能量带图

一旦室温下的热能被赋予Ge晶体以形成电子-空穴对,它们就会产生。然而,与电子相比,由于空穴的大多数,电荷载流子高于导带内的电子。因此,这种材料被称为p型半导体,其中“p”表示+Ve材料。

通过P型半导体的传导

在这种半导体中,可以通过三价杂质形成一定数量的空穴。半导体的电势差如下所示。

价带内的大多数电荷载流子都指向-Ve端的方向。当电流通过晶体由空穴完成时,这种导电性被称为p型或正导电性。在这种类型的导电性中,外部电子可以从一个共价电子流到另一个。

p型的导电性几乎小于n型半导体的导电性。当与p型半导体的价带中的空穴相比时,n型半导体的导带内的现有电子更可变。当它们更多地与原子核结合时,空穴的迁移率会降低。电子空穴的形成甚至可以在室温下进行。这些电子的数量很小,在这些半导体中携带的电流也较少。

常见问题解答

1). p型半导体的例子是什么?

镓或硼是p型半导体的一个例子

2). p型中的大多数载流子是什么?

空穴是大多数电荷载流子

3). p型掺杂是如何形成的?

这种半导体可以通过使用诸如镓、硼等三价杂质的纯Si的掺杂工艺形成

4). 什么是本征半导体和非本征半导体?

纯形式的半导体被称为本征半导体,当有意将杂质添加到半导体中以使其导电时,被称为非本征半导体。

5). 非本征半导体有哪些类型?

它们是p型和n型

因此,这一切都是关于p型半导体的概述,包括其掺杂、形成、能量图和传导。这些半导体用于制造各种电子元件,如二极管、异质结和同质结激光器、太阳能电池、BJT、MOSFET和LED。p型和n型半导体的组合被称为二极管,它被用作整流器。这里有一个问题要问你,说出p型半导体的清单?