半导体载流子的分类

半导体载流子的分类,第1张

多数载流子与少数载流子

载流子可区分为多数载流子和少数载流子两种。譬如,对于n型半导体,其中的电子就是多数载流子,而空穴是少数载流子。实际上,这不仅是数量多少的差异,而更重要的是它们性质上的不同。例如:

①多数载流子主要由掺杂所提供的,则在室温下,其浓度与温度的关系不大(杂质全电离),而少数载流子主要由本征激发所产生,则随着温度的升高将指数式增加;

②能够注入到半导体中去的载流子,或者能够从半导体中抽出来的载流子,实际上往往是少数载流子,而多数载流子一般是不能注入、也不能抽出的;

③少数载流子能够在局部区域积累或减少,即可形成一定的浓度梯度,而多数载流子在半导体内部难以积累起来,所以多数载流子的浓度一般都不能改变,从而不能形成浓度梯度。也正因为如此,为了维持半导体电中性,所以在注入了少数载流子的同时,也将增加相同数量的多数载流子,并且它们的浓度梯度也相同;

④因为一般只有少数载流子才能注入和抽出,所以半导体中的非平衡载流子一般也就是少数载流子。非平衡少数载流子可由于复合而消失,因此具有一定的寿命时间(从ns到μs),而多数载流子一般就是热平衡载流子,其存在的有效时间也就是所谓介电弛豫时间(非常短,常常可忽略);

⑤少数载流子在浓度梯度驱动下,将一边扩散、一边复合,有一个有效存在的范围——扩散长度(可达nm数量级),而多数载流子的有效存在范围是所谓Debye屏蔽长度(很短);

⑥少数载流子主要是扩散运动,输运电荷的能力决定于其浓度梯度,而多数载流子主要是漂移运动,输运能力主要是决定于多数载流子浓度和电场;等等。

(4)少数载流子的作用:

少数载流子虽然数量少,但是它所产生的电流却不一定小,其主要原因就是它们能够产生很大的浓度梯度,从而可输运很大的电流。例如数百安培工作电流的SCR就是少数载流子工作的器件,所有BJT 就都是少数载流子工作的器件。相反,多数载流子工作的器件,其电流倒不一定很大。

少数载流子能够存储(积累),则对于器件的开关速度有很大影响;而多数载流子的电容效应(势垒电容)往往是影响器件最高工作频率的因素。

P型半导体:在纯净的硅晶体中掺入三价元素(如硼),使之取代晶格中硅原子的位置,就形成了P型半导体。

多数载流子:P型半导体中,空穴的浓度大于自由电子的浓度,称为多数载流子,简称多子。

少数载流子:P型半导体中,自由电子为少数载流子,简称少子。

N型半导体:在纯净的硅晶体中掺入五价元素(如磷),使之取代晶格中硅原子的位置形成N型半导体。

多子:N型半导体中,多子为自由电子。

少子:N型半导体中,少子为空穴。

扩展资料:

N型半导体的特点:

半导体中有两种载流子,即价带中的空穴和导带中的电子,以电子导电为主的半导体称之为N型半导体,与之相对的,以空穴导电为主的半导体称为P型半导体。

“N”表示负电的意思,取自英文Negative的第一个字母。在这类半导体中,参与导电的 (即导电载体) 主要是带负电的电子,这些电子来自半导体中的施主。凡掺有施主杂质或施主数量多于受主的半导体都是N型半导体。例如,含有适量五价元素砷、磷、锑等的锗或硅等半导体。

由于N型半导体中正电荷量与负电荷量相等,故N型半导体呈电中性。自由电子主要由杂质原子提供,空穴由热激发形成。掺入的杂质越多,多子(自由电子)的浓度就越高,导电性能就越强。

P型半导体的特点:

半导体中有两种载流子:导带中的电子和价带中的空穴。 如果某一类型半导体的导电性主要依靠价带中的空穴,则该类型的半导体就称为P型半导体。

“P”表示正电的意思,取自英文Positive的第一个字母。在这类半导体中,参与导电的 (即电荷载体) 主要是带正电的空穴,这些空穴来自半导体中的受主。因此凡掺有受主杂质或受主数量多于施主的半导体都是p型半导体。例如,含有适量三价元素硼、铟、镓等的锗或硅等半导体就是P型半导体。

由于P型半导体中正电荷量与负电荷量相等,故P型半导体呈电中性。空穴主要由杂质原子提供,自由电子由热激发形成。掺入的杂质越多,多子(空穴)的浓度就越高,导电性能就越强。

参考资料来源:百度百科—N型半导体

参考资料来源:百度百科—P型半导体

如果从载流子浓度或掺杂角度说,可分为多数载流子(多子)和少数载流子(少子);

如果从载流子离域性的角度说,可分为自由载流子(free charge carrier或delocalized charge carrier)和俘获态载流子(trapped charge carrier或localized charge carrier)


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