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n型半導體(n-type semiconductor)與p型半導體(p-type semiconductor),哪一個比較有福氣?
2008/11/17 20:46
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答案是:n型半導體(n-type semiconductor),因為n型半導體(n-type semiconductor)提供施體電子,而p型半導體(p-type semiconductor)則提供受體電子。而『施比受更有福!』

說明:半導體的摻雜
半導體之所以能廣泛應用在今日的數位世界中,憑藉的就是其能藉由在其晶格中植入雜質改變其電性,這個過程稱之為摻雜(doping)。摻雜進入本質半導體(intrinsic semiconductor)的雜質濃度與極性皆會對半導體的導電特性產生很大的影響。而摻雜過的半導體則稱為外質半導體(extrinsic semiconductor)。


哪種材料適合作為某種半導體材料的摻雜物(dopant)需視兩者的原子特性而定。一般而言,摻雜物依照其帶給被摻雜材料的電荷正負被區分為施體(donor)與受體(acceptor)。施體原子帶來的價電子(valence electrons)大多會與被摻雜的材料原子產生共價鍵,進而被束縛。而沒有和被摻雜材料原子產生共價鍵的電子則會被施體原子微弱地束縛住,這個電子又稱為施體電子。和本質半導體的價電子比起來,施體電子躍遷至傳導帶所需的能量較低,比較容易在半導體材料的晶格中移動,產生電流。雖然施體電子獲得能量會躍遷至傳導帶,但並不會和本質半導體一樣留下一個電洞,施體原子在失去了電子後只會固定在半導體材料的晶格中。因此這種因為摻雜而獲得多餘電子提供傳導的半導體稱為n型半導體(n-type semiconductor),n代表帶負電荷的電子。

和施體相對的,受體原子進入半導體晶格後,因為其價電子數目比半導體原子的價電子數量少,等效上會帶來一個的空位,這個多出的空位即可視為電洞。受體摻雜後的半導體稱為p型半導體(p-type semiconductor),p代表帶正電荷的電洞。

以一個矽的本質半導體來說明摻雜的影響。矽有四個價電子,常用於矽的摻雜物有三價與五價的元素。當只有三個價電子的三價元素如硼(boron)摻雜至矽半導體中時,硼扮演的即是受體的角色,摻雜了硼的矽半導體就是p型半導體。反過來說,如果五價元素如磷(phosphorus)摻雜至矽半導體時,磷扮演施體的角色,摻雜磷的矽半導體成為n型半導體。


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