半導(dǎo)體的導(dǎo)電原理

不含雜質(zhì)的半導(dǎo)體稱為本征半導(dǎo)體。半導(dǎo)體硅和鍺的最外層電子有四個(gè)，故而稱它為四價(jià)元素，每一個(gè)外層電子稱為價(jià)電子。為了處于穩(wěn)定狀態(tài)，單晶硅和單晶鍺中的每個(gè)原子的四個(gè)價(jià)電子都要和相鄰原子的價(jià)電子配對(duì)，形成所謂的共價(jià)鍵，如右圖所示。

但是共價(jià)鍵中的電子并不像絕緣體中的電子結(jié)合的那樣緊，由于能量激發(fā)（如光照、溫度變化），一些電子就能掙脫原有的束縛而成為自由電子。與此同時(shí)，某處共價(jià)鍵中失去一個(gè)電子，相應(yīng)地就留下一個(gè)空位，稱為空穴。自由電子和空穴總是成對(duì)出現(xiàn)的。

如果在本征半導(dǎo)體兩端加以電壓，則會(huì)有兩種數(shù)量相等的運(yùn)載電荷的粒子（稱作載流子）產(chǎn)生電流。一種是由自由電子向正極移動(dòng)，形成的電子電流；另一種是空穴向負(fù)極移動(dòng)形成的空穴電流，如右圖所示。空穴電流的形成好像電影場(chǎng)中，前排座位空著，由后排人逐個(gè)往前填補(bǔ)人，人向前運(yùn)動(dòng)，空位向后運(yùn)動(dòng)一樣。因此，在半導(dǎo)體中同時(shí)存在著電子導(dǎo)電和空穴導(dǎo)電，但由于這兩種載流子數(shù)量很少，所以本征半導(dǎo)體導(dǎo)電能力遠(yuǎn)不如金屬中的自由電子。

P型半導(dǎo)體和N型半導(dǎo)體的形成

如果在本征半導(dǎo)體中摻入少量的雜質(zhì)，半導(dǎo)體的導(dǎo)電性能將會(huì)大大的改善。在純凈的半導(dǎo)體硅（Si）中摻入少量的五價(jià)磷（P）或三價(jià)硼（B）元素，就構(gòu)成了電子型半導(dǎo)體（簡(jiǎn)稱N型半導(dǎo)體）和空穴型半導(dǎo)體（簡(jiǎn)稱P型半導(dǎo)體）。

在純凈半導(dǎo)體中摻入原子外層有三個(gè)電子的硼元素。硼原子與相鄰硅原子形成共價(jià)鍵時(shí)，因缺少一個(gè)電子耳多一個(gè)空穴。如右圖所示每摻入一個(gè)硼原子就有一個(gè)空穴，這種半導(dǎo)體稱為P型半導(dǎo)體。在P型半導(dǎo)體中，空穴占多數(shù)，自由電子占少數(shù)，空穴是多數(shù)載流子。

同理在純凈的半導(dǎo)體硅中摻入原子外層有五個(gè)電子的磷元素，就形成了N型半導(dǎo)體。