
掺杂和缺陷均可造成导带中电子浓度的增高。对于锗、硅类半导体材料,掺杂Ⅴ族元素(磷、砷、锑等),当杂质原子以替位方式取代晶格中的锗、硅原子时,可提供除满足共价键配位以外的一个多余电子,这就形成了半导体中导带电子浓度的增加,该类杂质原子称为施主。Ⅲ-Ⅴ族化合物半导体的施主往往采用Ⅳ或Ⅵ族元素。某些氧化物半导体,如氧化锌、五氧化二钽等,其化学配比往往呈现缺氧,这些氧空位能表现出施主的作用,因而该类氧化物通常呈电子导电性,即是N型半导体,真空加热,能进一步加强缺氧的程度,这表现为更强的电子导电性。
P型,掺杂铝、硼、嫁等三价元素,成为空穴型半导体,性质为最外层有三个电子,与硅形成共价键,易得到一个电子。N型,掺杂磷、锑、砷等五价元素,成为电子型半导体,性质为最外层有五个电子,与硅形成共价键,易失去一个电子。
当P-N结同时存在时,而N型的电子浓度大,向P型一侧移动,造成电子在P型材料富集,表现负电荷;同样,P型的空穴浓度大,向N型一侧移动,造成空穴在N型材料富集,表现正电荷;这样内建电场就形成。
在P-N结的内建电场作用下,N区在太阳能电池受光面时,P区的电子向N区运动,即受光面积累大量电子;P区在电池背光面,N区的空穴向P区运动,积累大量空穴。在电池受光、背光两面引出金属电极,并用互连带连接负载,用电表就能检测到有电流在负载上通过。
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