为什么“在纯净的半导体中掺入微量的杂质，会使半导体的导电性能大大增强”？

半导体中的杂质对电阻率的影响非常大。半导体中掺入微量杂质时，杂质原子附近的周期势场受到干扰并形成附加的束缚状态，在禁带中产加的杂质能级。例如四价元素锗或硅晶体中掺入五价元素磷、砷、锑等杂质原子时，杂质原子作为晶格的一分子，其五个价电子中有四个与周围的锗（或硅）原子形成共价结合，多余的一个电子被束缚于杂质原子附近，产生类氢能级。杂质能级位于禁带上方靠近导带底附近。杂质能级上的电子很易激发到导带成为电子载流子。这种能提供电子载流子的杂质称为施主，相应能级称为施主能级。施主能级上的电子跃迁到导带所需能量比从价带激发到导带所需能量小得多（图2）。在锗或硅晶体中掺入微量三价元素硼、铝、镓等杂质原子时，杂质原子与周围四个锗（或硅）原子形成共价结合时尚缺少一个电子，因而存在一个空位，与此空位相应的能量状态就是杂质能级，通常位于禁带下方靠近价带处。价带中的电子很易激发到杂质能级上填补这个空位，使杂质原子成为负离子。价带中由于缺少一个电子而形成一个空穴载流子（图3）。这种能提供空穴的杂质称为受主杂质。存在受主杂质时，在价带中形成一个空穴载流子所需能量比本征半导体情形要小得多。半导体掺杂后其电阻率大大下降。加热或光照产生的热激发或光激发都会使自由载流子数增加而导致电阻率减小，半导体热敏电阻和光敏电阻就是根据此原理制成的。对掺入施主杂质的半导体，导电载流子主要是导带中的电子，属电子型导电，称N型半导体。掺入受主杂质的半导体属空穴型导电，称P型半导体。半导体在任何温度下都能产生电子-空穴对，故N型半导体中可存在少量导电空穴，P型半导体中可存在少量导电电子，它们均称为少数载流子。在半导体器件的各种效应中，少数载流子常扮演重要角色。

不掺杂的半导体为本征半导体，导电依靠受热激发的产生的激发电子和空穴。而掺杂可以在很大程度上提高半导体的导电性。

掺杂可分为N型掺杂和P型掺杂。N型掺杂会增加N(电子)导电。P型掺杂增加空穴导电。

PN结就是半导体一部分P型掺杂，一部分N型掺杂形成的。

单晶硅（四价）时，没个硅原子和其周围的硅原子组成8电子稳定结构。

当三、五族元素掺入到单晶硅后，不管是替位（掺杂原子代替某个硅原子）还是间隙（较小的杂质原子可掺入到硅原子间隙之中），他们的特点都是离8电子稳定结构差1个电子 (三价的是少一个电子，就是在稳定结构之外形成空穴--姑且认为是反电子[希望你能明白，事实上是少1个电子，数学上表示就是多-1个电子，负1个电子就相当于正1个正电子，这里叫空穴，意思是留着可以填充电子的空位=。=]；五价的是多一个电子，就是在稳定结构之外形成一个电子啦--其实就是多出来的)。

恰恰就是因为通过掺杂有了电子和空穴才使得本来绝缘的si具有导电性，具体是怎么导电的，这里就不再赘述了，因为这也不是你的问题。

言归正传，如果是四价元素作为杂质的话，即使它不是si，但由于其最外层电子结构和硅一样，依然会构成8电子稳定结构，不能导电（因为没有空穴和电子）。对于六价，理论上是可以的，但是由于他的外层电子是六个，只可以同时和两个si（前面都是四个）公用电子对，结构不稳定，而且这种物质的导电性能如何也不得而知~

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