半導體的導電原理

不含雜質的半導體稱為本征半導體。半導體硅和(he)鍺(zang)的(de)最外層電(dian)子有四個，故而稱它為(wei)(wei)四價(jia)元素，每(mei)一個外層電(dian)子稱為(wei)(wei)價(jia)電(dian)子。為(wei)(wei)了處于穩定(ding)狀態(tai)，單晶(jing)硅和(he)單晶(jing)鍺(zang)中的(de)每(mei)個原(yuan)子的(de)四個價(jia)電(dian)子都要和(he)相(xiang)鄰原(yuan)子的(de)價(jia)電(dian)子配對(dui)，形(xing)成所謂的(de)共價(jia)鍵，如右圖所示。

但(dan)是共價鍵中的電(dian)(dian)子(zi)并(bing)不像絕緣體中的電(dian)(dian)子(zi)結合的那樣緊，由于(yu)能量(liang)激發（如光照、溫度變化），一(yi)些電(dian)(dian)子(zi)就(jiu)能掙脫(tuo)原(yuan)有的束縛而成為(wei)自由電(dian)(dian)子(zi)。與(yu)此同時，某處共價鍵中失去一(yi)個電(dian)(dian)子(zi)，相應地就(jiu)留下(xia)一(yi)個空(kong)位，稱為(wei)空(kong)穴。自由電(dian)(dian)子(zi)和空(kong)穴總是成對出(chu)現(xian)的。

如果在本征半導體兩端加以電壓，則會有兩種數量相等的運載電荷的粒子（稱作載流子）產生電流。一種是由自由電子向正極移動，形成的電子電流；另一種是空穴向負極移動形成的空穴電流，如右圖所示。空(kong)(kong)(kong)穴電流的形(xing)成(cheng)好像電影(ying)場中，前(qian)(qian)排(pai)座位空(kong)(kong)(kong)著(zhu)，由后(hou)(hou)排(pai)人逐個往(wang)前(qian)(qian)填補人，人向前(qian)(qian)運(yun)動，空(kong)(kong)(kong)位向后(hou)(hou)運(yun)動一樣。因此，在半導(dao)體(ti)中同時存在著(zhu)電子導(dao)電和空(kong)(kong)(kong)穴導(dao)電，但由于這兩種載流子數量很少，所以本征半導(dao)體(ti)導(dao)電能力遠不(bu)如金屬中的自由電子。

P型半導體和N型半導體的形成

如果在本征半導體中摻入少量的雜質，半導體的導電性能將會大大的改善。在純凈的半導體硅（Si）中摻入少量的五價磷（P）或三價硼（B）元素，就構成了電子型半導體（簡稱N型半導體）和空穴型半導體（簡稱P型半導體）。

在純凈半(ban)導(dao)(dao)體(ti)中摻入原子外(wai)層有(you)三(san)個(ge)(ge)(ge)電(dian)子的硼元素。硼原子與相鄰硅原子形成共(gong)價鍵(jian)時(shi)，因(yin)缺少一(yi)個(ge)(ge)(ge)電(dian)子耳多(duo)(duo)一(yi)個(ge)(ge)(ge)空(kong)穴。如右圖所示(shi)每(mei)摻入一(yi)個(ge)(ge)(ge)硼原子就有(you)一(yi)個(ge)(ge)(ge)空(kong)穴，這(zhe)種(zhong)半(ban)導(dao)(dao)體(ti)稱為P型半(ban)導(dao)(dao)體(ti)。在P型半(ban)導(dao)(dao)體(ti)中，空(kong)穴占多(duo)(duo)數(shu)(shu)，自(zi)由電(dian)子占少數(shu)(shu)，空(kong)穴是多(duo)(duo)數(shu)(shu)載流子。

同(tong)理在純凈的(de)(de)半導(dao)體(ti)硅中摻入(ru)原子外層有五個電子的(de)(de)磷元(yuan)素，就形成了N型半導(dao)體(ti)。