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将杂质添加到本征半导体材料中以改善材料的电性能。该过程称为掺杂。所得材料称为非本征半导体。掺杂材料有两种主要的分类。首先，是三价的。归类于此的材料是铝，镓，硼。这些是具有三个价电子的材料，在以后的幻灯片中，我会提供一些图片。然后，有五价物质，如锑，砷和磷。这些是具有五个价电子的材料。

五价和三价材料

这些材料具有与硅基本相同的结构，除了它们具有一个或多个或一个或更小的价电子。它们或多或少有一个价电子。将这些材料混合在一起，这就是我们将术语“掺杂”与半导体混合使用的地方，似乎在晶格结构中产生缺陷。这是五价原子。您会注意到，外价壳中有五个电子。这是一个三价原子，您会注意到它在外价壳中有三个原子。您会从上一课中回想起，我们看到纯硅处于晶格结构时，其外壳中有八个电子。如果我们在其中混合五价物质，那将会是另外一种情况。这里有一些例子：五价，锑，砷，磷和三价，硼，铝和镓。
注：这里的五价和3价英文为：Pentavalent and Trivalent Materials.
这让我想起了五杀和三杀的表达：Penta Kill and Triple Kill.

三价掺杂

硅是使用最广泛的半导体材料。通过向晶体结构添加三价材料，引入了空穴并提供了传导机制。因为三价材料可以接受额外的电子，所以它们被称为受体原子。掺杂有三价材料的硅晶体被称为，这里是术语p型材料。 P型材料，这是三价掺杂的结果。这是过程。我们从本征硅开始，然后添加三价原子，得到什么？ P型硅。当掺杂三价材料时，在半导体价带中产生空穴。 在这种情况下，掺杂杂质是铝。在这里我们看到的是硅中的晶格结构，除了这里我们找到了铝原子。铝的外壳中有三个原子，那么我们得到什么呢？现在，这里不再是八个空穴了。

五价掺杂

用五价材料掺杂硅会导致多余的电子可用，从而改善了导电特性。五价材料提供电子，因此被称为施主原子。一旦将五价材料掺杂到硅晶体中，就将其称为n型材料，即n型半导体材料。这是过程，同样的事情。从本征硅开始，我们添加五价原子，我们得到什么？ N型硅。

五价原子添加到硅晶体

将杂质掺杂材料磷添加到硅中。请注意，价壳充满了八个电子，现在可以使用多余的电子。在这里，我们拥有不错的硅晶格结构，直到我们找到这个磷家伙为止。由于他的外壳中有五个电子，所以外壳中充满了八个电子，并有一个多余的电子。

P材料中的能级

我们想看一下P材料和N材料中的能级。

在绝对零时，所有电子都处于最低能级。没有导带电子。没有能量。没有可用的能量，因此在导带中没有任何反应。请注意，在价带中有空穴，因为没有足够的电子填充所有空穴。您还记得，当硅掺杂有三价材料时，它实际上会减少价壳中的电子数量，因此，在绝对值为零时，将存在无任何能量的空穴，因为这只是材料的性质。

在室温下，这里是室温，这是p型材料，电子接收热能，其中一些打破了它们的共价键并移动到导带。这会在价带上产生一个空穴。实际上，请记住，其中许多仍然有8个，但这没有任何区别。在室温下，将有可用的能量，这些电子中的一些会移动到此处的导带中。这会在价带上产生一个空穴，因此会在我们的P材料的价带上产生额外的空穴。由于三价材料的存在，价带中的空穴总是比导带中的电子多。记住，当我们观察纯硅时，我们有偶数个电子-空穴对。对于P材料，价带中的空穴总是比导带中的自由电子多。

N材料的能级

在这里，我们只是再次考虑同一件事，只是在这一点上我们正在考虑N材料。绝对零，没有能量，价带中没有空穴。请注意，在价带中没有空穴，并且在导带中有自由电子可用。共价键最多支持八个电子。杂质材料将添加一个额外的电子，并被迫达到更高的传导水平。请记住，使用N材料时，晶格结构完全充满。实际上，那里有一个多余的电子。在绝对零时，八个电子束缚在价壳中，但有一个额外的电子，因此即使在绝对零时，也有额外的电子可用于导带。

在室温下，一些电子会脱离其化合价壳并移动到导带。这会产生空穴。记住在室温下，我们还有八个。我们要发现的是，在室温下，其中一些会变成自由电子，因此我们会产生一些空穴。由于是五价杂质，因此始终要注意，导带中的自由电子比价带中的空穴要多。

总结

让我们回顾一下我们在这里所说的话。我们开始谈论半导体。记住，纯半导体，它们将具有相等数量的自由电子和空穴。记住，我们有一个很好的平衡原子，里面有八个电子，每个自由电子都会产生一个空穴，每个空穴数量相等。对于p型材料，该材料掺杂有三价材料，因此在导带中将始终比电子具有更多，注意更多的空穴，因为该材料的性质是具有空穴。我们仍然会有他的现象，即电子将离开并产生一个空穴，但是由于我们是从空穴开始的，所以在导带中总是比电子更多的空穴。那就是P材料的本质。

N材料正好相反。它掺有五价材料。导带中的自由电子总是比空穴更多。同样，即使在n型材料中，您仍将带动电子，仍然会产生空穴，但是由于材料的性质是多余的电子，因此您将拥有比空穴更多的自由电子。

到此结束我们对掺杂硅的讨论。我们考虑了纯半导体，我们研究了P材料，我们研究了N材料。

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文章来源: reborn.blog.csdn.net，作者：李锐博恩，版权归原作者所有，如需转载，请联系作者。

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