P型矽與N型矽的區別

2021-06-18 22:00:24 字數 1402 閱讀 4126

前段時間面試一家晶元公司時,被問到了這個問題,一併整理出來,免得自己又忘記了,在面試的過程中,只要能畫出價電子的圖,說個大概,應該就可以了。

導電率在10*e-7 ~ 10*e3 之間的材料都稱為半導體,有一些半導體是純元素,如矽,鍺,這構成了半導體的基礎。ok,先來張圖,看看矽的電子分布。

純淨的矽更像是絕緣體,而不是導體,當它被施加外部作用時(比如外加電壓),沒有能力改變其導電狀態。所以必須往矽裡面摻雜其它的元素,現在最重要的兩個元素是----硼b和磷p。

當矽片被摻入硼或磷時,它的導電性就顯著的改變了。通常情況下,乙個純矽片中是沒有自由電子的,它所有的四個價電子都被鎖住在與相鄰矽原子的共價鍵中(如下圖),由於沒有自由電子,外加電壓幾乎無法導致電子流過矽片。

把磷加入到矽晶元中後,情況將發生改變。與矽不同,磷有五個價電子,而不是四個。其中,四個價電子和相鄰的矽原子的四個價電子形成共價鍵。但

第五個價電子沒有電子結合,將飄浮在原子周圍。如果乙個電壓施加到矽-磷混合物,這個未被束縛電子將穿過摻雜的矽片向電壓的正極移動,向混合特中摻雜的磷越多,產生的電流越大。摻入磷雜質的矽稱為「n型矽」,或「負電荷載流子型矽」。

乙個磷原子加入到矽晶元中提供了乙個未被束縛的電子,增加了電導率。加入了磷元素的矽稱為n型矽。

如果往一片純矽中,加入硼,則是另外一種情況,因為硼只有三個價電子,當它和矽混合在一起的時候,所有的三個價電子將和相鄰的矽原子結合。這時,在乙個硼原子和矽原子形成的共價鍵中,就會形成乙個「空穴」。如果施加電壓,相鄰的乙個電子過來填充這個空位,這個「空穴」便會朝向電壓負極移動。這些空穴被稱為正電荷載流子,儘管它們本質上不含有實際的電荷。然而,由於矽原子接受了空穴,原子核中的質子與外部軌道中的電子之間存在著電荷不平衡,所以看起來好像是每個空穴都有乙個正電荷。含有乙個空穴的特殊矽原子的淨電荷呈正極性,其電荷量等於乙個質子的電荷量(或乙個電子電荷量的負值)。被摻入硼的矽被稱為「p型矽」或「正電荷載流子型矽」。

當硼原子加入到矽晶元中,形成了乙個空穴。這個空穴就像乙個正電荷,它增加了電導率。加入了硼元素的矽稱為p型矽。

基本上,面試的時候,如果被問到這個問題,能把這兩個圖畫出來,基本上就沒什麼問題了,圖畫出來了,基本上,就很清楚理解了這兩種半導體的構成方式,至於一些特性,基本上不屬於面試的時候要考的,要考的應該是對這兩個的理解吧。

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