雜質半導體
雜質半導體（英語：extrinsic semiconductor）又稱外質半導體、非本徵半導體，是摻雜了雜質的半導體，即在本徵半導體中加入摻雜物，使得其電學性質較無雜質半導體發生了改變，其電荷載子濃度取決於雜質或其他缺陷。
雜質半導體一般分為含n型或p型的雜質，在一定條件下（例如加熱），可迫使其標準狀態產生新的電子帶或電子間隙，分別稱為n型半導體與p型半導體。
n型半導體
[編輯]n型半導體（n-type semiconductor）又稱電子型半導體，因摻有「施主雜質」使其原子的電子密度與電洞密度不平衡，導電的電子密度超過流動的電洞密度（產生超額的電子），導電性則由這些多數載子為帶負電荷的電子來決定。
概而言之，就是在純淨晶體的半導體（本徵半導體，如矽晶體或鍺晶體）中，摻入少量的五價元素雜質（如磷、銻、砷），由於半導體原子（如矽原子）被雜質原子取代，五價元素的雜質（以磷為例）會和純半導體作用，磷原子的五個外層電子中的四個與周圍的半導體原子形成共價鍵，多出的一個電子幾乎不受束縛，較易成為自由電子。於是，n型半導體就成為了含自由電子濃度較高的半導體，其導電性主要是因為自由電子導電。
p型半導體
[編輯]p型半導體（p-type semiconductor）又稱電洞型半導體，因摻有「受主雜質」使其原子的電子密度與電洞密度不平衡，流動的電洞密度超過導電的電子密度，導電性則由這些多數載子為帶正電荷的電洞（空穴）來決定。
概而言之，就是在純淨晶體的半導體（本徵半導體，如矽晶體或鍺晶體）中，摻入少量的三價元素雜質（如硼、鋁、鎵、銦），由於半導體原子（如矽原子）被雜質原子取代，三價元素的雜質（以硼為例）會和純半導體作用，硼原子的三個外層電子與周圍的半導體原子形成共價鍵的時候，會產生一個「電洞」（空穴），這個電洞可能吸引束縛電子來「填充」，使得硼原子成為帶負電的離子。這樣，這類半導體由於含有較高濃度的「電洞」（「相當於」正電荷），成為能夠導電的物質。
摻雜
[編輯]若在純矽中摻雜（doping）少許的施子（即五價原子，最外層有5個電子的原子）如磷、砷、銻，施子的一個價電子就會成為自由電子，如此形成n型半導體，自由電子為n型半導體中導電的主要載子（多數載子）。
若在純矽中摻雜少許的受子（即三價原子，最外層有3個電子的原子）如硼、鋁、鎵、銦，就少了1個電子，而形成一個電洞（Hole，或稱電孔），如此形成p型半導體，電孔為p型半導體中導電的主要載子（多數載子）。
因摻雜前的本質半導體與雜質皆為電中性，摻雜後的外質半導體也為電中性。
參考來源
[編輯]- 文獻
- Muller, Richard S.; Theodore I. Kamins. Device Electronics for Integrated Circuits 2d. New York: Wiley. 1986. ISBN 978-0-471-88758-4.
- Sze, Simon M. Physics of Semiconductor Devices（2nd ed.）. John Wiley and Sons（WIE）. 1981. ISBN 978-0-471-05661-4.
- 上冊：施敏; 伍國珏; 譯者：張鼎張、劉柏村. 半導體元件物理學(上冊). 臺灣: 國立交通大學. 2008-08-01 [2008]. ISBN 978-986-843-951-1 （中文）. （繁體中文）
- 下冊：施敏; 伍國珏; 譯者：張鼎張、劉柏村. 半導體元件物理學(下冊). 臺灣: 國立交通大學. 2009-04-14 [2009]. ISBN 978-986-843-954-2 （中文）. （繁體中文）
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- 引用