本征半导体为什么加五价磷就能变成N型半导体?

楼主您好。本征半导体中，空穴和电子数目相等，是完全不含杂质且无晶格缺陷的纯净半导体，实际的半导体由于缺陷、掺杂等各种原因，根据导电机制不同划分为n型和p型半导体；而本征半导体的掺杂有这么几个原则：掺杂高价元素（施主杂质），可以提供更多的电子，导致本征半导体中的电子-空穴对平衡移动，空穴减少，成为n型半导体。而掺杂低价元素(受主杂质)，导致半导体中电子数目减少，相应空穴数目增多，成为p型半导体。总结来说，与本征半导体本身的价态有关，如果在Si半导体中，楼主提到的五价元素掺杂可以使Si成为n型半导体；掺杂三价元素会成为p型半导体。

首先你要理解n型半导体是如何产生的，他是在硅中参杂少量的磷单质形成的为什么参杂磷单质会形成n型半导体呢，这是因为在单晶硅中硅原子与硅原子是很好的结合，每个硅原子（内部）周围都有8个电子，此时处于稳定状态，所以硅单质是几乎不导电的，但是你掺杂磷原子之后，磷原子会替代硅原子的位置，磷原子外围有五个电子，比硅多一个，所以当磷原子取代硅原子的位置的时候会多出一个电子，很多个磷原子取代就会产生很多电子，这样就形成了电子较多的n型半导体，而导电机制也是得益于这些多出的电子。

在半导体工艺中，通常采用的是离子注入技术，其中磷原子被加速加速到高速后撞击到硅衬底表面，形成浅层杂质，从而掺杂硅衬底，使其成为n型半导体。虽然在实际过程中磷原子被注入硅衬底，但由于注入的磷原子与硅原子具有相同的化学性质和电子结构，因此磷原子可以在硅晶体中占据硅原子的位置，并成为硅晶体中的掺杂杂质，从而改变硅晶体的导电性质。因此，虽然我们常说的是注入磷离子，但实际上是磷原子与硅原子发生置换反应，从而实现硅晶体的掺杂。

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