p 型半导体的空穴是什么?怎么理解?

p 型半导体的空穴是什么?怎么理解?,第1张

P型半导体是在本征半导体硅中加入3价元素锗形成的,本征半导体是一种晶格结构,每一个硅原子都会和它四周的硅原子形成共价键结构,在常温下由于热运动,最外层的硅原子就会挣脱原子核的束缚成为自由电子,失去电子后在原来的地方就留下一个空位,这就叫空穴。在本征半导体中加入3价元素锗后,某些硅原子就会被锗原子取代,锗原子最外层只有3个电子,它和四周的硅原子形成共价键结构时,还缺少一个电子,所以可以认为每一个锗原子都提供一个空穴。

P型半导体本身就有空穴,N型半导体本身就有自由电子。(在硅晶格参杂不同的元素)

P型半导体和N型半导体接触形成PN结,N型半导体的电子扩散到P型半导体填补P型半导体的空穴,形成稳定结构,PN结内部有电场,N+P-。

光照时,P型半导体的电子获得能量,成为自由电子,P型半导体失去电子形成空穴,在电场(内电场和外电场的共同作用下)作用下向N型方向运动。直到扩散速度和激发电子的速度达到平衡。

P型半导体又叫空穴型半导体,在纯净的硅晶体中掺入三价元素(如硼、铝),使之取代晶格中硅原子的位置,就形成了P型半导体。由于硼或铝原子周围有3个价电子,与周围4价硅原子组成共价结合时缺少一个电子,形成一个空穴。在P型半导体中,空穴为多子,自由电子为少子,主要靠空穴导电。 N型半导体又称为电子型半导体,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,就形成了N型半导体。由于磷原子周围有5个价电子,与周围4价硅原子配位共价键外还有一个多余电子,形成自由电子。在N型半导体中,自由电子为多子,空穴为少子,主要靠自由电子导电。 在一块完整的硅片上,用不同的掺杂工艺使其一边形成N型半导体,另一边形成P型半导体,我们称两种半导体的交界面附近的区域为PN结。 在P型半导体和N型半导体结合后,由于N型区内自由电子为多子,空穴几乎为零称为少子,而P型区内空穴为多子,自由电子为少子,在它们的交界处就出现了电子和空穴的浓度差。由于自由电子和空穴浓度差的原因,有一些电子从N型区向P型区扩散,也有一些空穴要从P型区向N型区扩散。它们扩散的结果就使P区一边失去空穴,留下了带负电的杂质离子,N区一边失去电子,留下了带正电的杂质离子。这些不能移动的带电粒子在P和N区交界面附近,形成了一个空间电荷区。由于正负电荷之间的相互作用,在空间电荷区形成了内电场,其方向是从带正电的N区指向带负电的P区。显然,这个电场的方向与载流子扩散运动的方向相反,阻止扩散。 PN结存在结电容,因此PN结的单向导电性有个允许的最高工作频率。结电容越小,允许的工作频率越高。


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