n型半导体硅中含有杂质磷原子带正电子叫什么

也称为电子型半导体。N型半导体即自由电子浓度远大于空穴浓度的杂质半导体。

中文名

N型半导体

别名

电子型半导体

掺杂物

磷等Ⅴ族元素

载流子

电子

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什么是非本征n型半导体？

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特点形成原理发展

特点

半导体是一种导电能力介于导体和绝缘体之间的物质，其按照载流子（或晶体缺陷）的不同可分为P型半导体和N型半导体，半导体的导电性能与载流子（晶体缺陷）的密度有很大关系[3]。半导体中有两种载流子，即价带中的空穴和导带中的电子，以电子导电为主的半导体称之为N型半导体，与之相对的，以空穴导电为主的半导体称为P型半导体。 “N”表示负电的意思，取自英文Negative的第一个字母。在这类半导体中，参与导电的 (即导电载体) 主要是带负电的电子，这些电子来自半导体中的施主。凡掺有施主杂质或施主数量多于受主的半导体都是N型半导体。例如，含有适量五价元素砷、磷、锑等的锗或硅等半导体。[1]

由于N型半导体中正电荷量与负电荷量相等，故N型半导体呈电中性。自由电子主要由杂质原子提供，空穴由热激发形成。掺入的杂质越多，多子（自由电子）的浓度就越高，导电性能就越强。

形成原理

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ZnO、Ta2O5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。[2]

发展

半导体器件的最基本组成单元为PN结，PN结具有正向导通反向绝缘的功能，因此半导体器件在逻辑计算、信号传输、电力转换等诸多方面呈现出巨大优势。自1947年第一个半导体二极管在贝尔实验室诞生以来，半导体彻底变革了人类的生产生活方式，全球社会陆续从电气时代进入信息化时代，并加速向万物互联时代和人工智能智能迈进。作为未来新型基础设施建设的物质基础，半导体产业发展的后劲依然十足，尤其是人工智能、5G通信、新能源汽车、能源互联网等行业给半导体发展带来了新的增长点。[3]

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参考资料

[1]  李庆臻．简明自然辩证法词典．山东人民出版社．1986

[2]  冯端．固体物理学大辞典．高等教育出版社．1995

[3]  宫学源.全球化合物半导体产业竞争格局及未来发展机遇[J].新材料产业,2020(6):39-44

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在

本征半导体的导电能力很弱，热稳定性也很差，因此，不宜直接用它制造半导体器件。半导体器件多数是用含有一定数量的某种杂质的半导体制成。根据掺入杂质性质的不同，杂质半导体分为N型半导体和P型半导体两种。

一、N型半导体　在本征半导体硅（或锗）中掺入微量的5价元素，例如磷，则磷原子就取代了硅晶体中少量的硅原子，占据晶格上的某些位置。由图可见，磷原子最外层有5个价电子，其中4个价电子分别与邻近4个硅原子形成共价键结构，多余的1个价电子在共价键之外，只受到磷原子对它微弱的束缚，因此在室温下，即可获得挣脱束缚所需要的能量而成为自由电子，游离于晶格之间。失去电子的磷原子则成为不能移动的正离子。磷原子由于可以释放1个电子而被称为施主原子，又称施主杂质。

在本征半导体中每掺入1个磷原子就可产生1个自由电子，而本征激发产生的空穴的数目不变。这样，在掺入磷的半导体中，自由电子的数目就远远超过了空穴数目，成为多数载流子（简称多子），空穴则为少数载流子（简称少子）。显然，参与导电的主要是电子，故这种半导体称为电子型半导体，简称N型半导体。

二、P型半导体　在本征半导体硅（或锗）中，若掺入微量的3价元素，如硼，这时硼原子就取代了晶体中的少量硅原子，占据晶格上的某些位置。由图可知，硼原子的3个价电子分别与其邻近的3个硅原子中的3个价电子组成完整的共价键，而与其相邻的另1个硅原子的共价键中则缺少1个电子，出现了1个空穴。这个空穴被附近硅原子中的价电子来填充后，使3价的硼原子获得了1个电子而变成负离子。同时，邻近共价键上出现1个空穴。由于硼原子起着接受电子的作用，故称为受主原子，又称受主杂质。

在本征半导体中每掺入1个硼原子就可以提供1个空穴，当掺入一定数量的硼原子时，就可以使半导体中空穴的数目远大于本征激发电子的数目，成为多数载流子，而电子则成为少数载流子。显然，参与导电的主要是空穴，故这种半导体称为空穴型半导体，简称P型半导体。

五族的氮、磷掺入硅中后，因为它们的价电子比硅的多一个，这个多出的电子即容易释放出来而成为导带的电子，所以它们是N型杂质。

但是，氮元素掺入到氧化锌中后，将取代六族的氧（不会取代二族的Zn），这就缺少了一个价电子，因而氮可以接受一个价电子，即可以给出一个空穴到价带，所以氮元素是p型杂质。

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