自由电子才能导电。那为什么P型半导体,空穴都在价带中也能导电呢?

自由电子才能导电。那为什么P型半导体,空穴都在价带中也能导电呢?,第1张

自由电子可以导电是因为自由电子可以在物体中自由移动。同样,空穴也是可以移动的。所以在半导体中,空穴也可以导电 。

空穴又称电洞(Electron hole),在固体物理学中指共价键上流失一个电子,最后在共价键上留下空位的现像。即共价键中的一些价电子由于热运动获得一些能量,从而摆脱共价键的约束成为自由电子,同时在共价键上留下空位,我们称这些空位为空穴。

空穴-原理

一个呈电中性的原子,其正电质子和负电电子的数量是相等的。现在由于少了一个负电的电子,所以那里就会呈现出一个正电性的空位——电洞。当有外面一个电子进来掉进了电洞,就会发出电磁波——光子。 电洞不是正电子,电子与正电子相遇湮灭时,所发出来的光子是非常高能的。那是两粒子的质量所完全转化出来的电磁波能(通常会转出一对光子)。而电子掉入电洞所发出来的光子,其能量通常只有几个电子伏特。 半导体由于禁带较窄,电子只需不多的能量就能从价带激发到导带,从而在价带中留下空穴。周围电子可以填补这个空穴,同时在原位置产生一个新的空穴,因此实际上的电子运动看起来就如同是空穴在移动。 在半导体的制备中,要在4价的本征半导体(纯硅、锗等的晶体)的基础上掺杂。若掺入3价元素杂质(如硼、镓、铟、铝等),则可产生大量空穴,获得P型半导体,又称空穴型半导体。空穴是P型半导体中的载流子,为多子。 在半导体里,出现了电洞这样一个名词。 当参杂B进入Si内此时B会以B+e-=B-和Si形成稳定共价键,即每个B会接受一个电子(电子来自其他Si之间的共价键中的价电子) 使自己周围价电子变成4个才能和周围的4个Si形成稳定共价键故每加入1个B原子将产生一个电洞 空穴并不是真实存在的,只是对大量电子运动的一种等效,空穴的流动其实就是大量电子运动的等效的反运动,这从空穴的定义和特性就可以知道

p型半导体的导电原理如下: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。


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