N型半导体的等效结构
掺杂和缺陷均可造成导带中电子浓度的增高. 对于锗、硅类半导体材料,掺杂Ⅴ族元素(磷、砷、锑等),当杂质原子以替位方式取代晶格中的锗、硅原子时,可提供除满足共价键配位以外的一个多余电子,这就形成了半导体中导带电子浓度的增加,该类杂质原子称为施主. Ⅲ-Ⅴ族化合物半导体的施主往往采用Ⅳ或Ⅵ族元素. 某些氧化物半导体,如ZnO、Ta2O5等,其化学配比往往呈现缺氧,这些氧空位能表现出施主的作用,因而该类氧化物通常呈电子导电性,即是N型半导体,真空加热,能进一步加强缺氧的程度,这表现为更强的电子导电性。
P型半导体的等效结构
在半导体中掺入受主杂质,就得到P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”。
在静态(且无光,热,辐射的影响)半导体的“等效电阻”与电流,电压的关系也是符合欧姆定律的。只不过是这个“等效电阻”,它不是常量。它是随外加电压的改变而改变。
半导体PN结的电流I与电压U关系式:
I=i(e的qU/kT次方-1)
q:是电子的电荷量
T:是绝对温度,单位为K
k:常数=1.38*(10的负23次方)/K
i:是反向饱和电流
U:PN结外加电压
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