P型和N型半導體的區別

導電性介於絕緣體和導體之間的材料稱為**半導體材料**。換句話說，如果一種材料在其最外層電子殼層中具有4個電子，則該材料被稱為半導體。半導體材料主要分為兩類：本徵**半導體**和**外延半導體**。

外延半導體進一步分為兩種型別：

  • P型半導體

  • N型半導體

在本文中，我們將透過考慮各種因素（例如新增的雜質型別、摻雜性質、多數載流子、載流子密度、費米能級等）來比較P型和N型半導體。但在實際區分P型和N型半導體之前，我們將定義這兩種型別的半導體。

什麼是P型半導體？

**P型半導體**是一種外延半導體，它是透過在本徵（或純）半導體中新增三價雜質而獲得的。三價雜質的例子包括鋁、鎵、銦等。當三價雜質新增到本徵半導體中時，它會提供額外的空穴，這些雜質也稱為受主雜質。因此，P型半導體中的多數載流子是空穴。

什麼是N型半導體？

**N型半導體**也是一種外延半導體，它是透過在本徵半導體中新增五價雜質而獲得的。五價雜質的常見例子包括銻、砷、鉍等。當五價雜質新增到純半導體中時，它會提供額外的電子，因此這些雜質也稱為**施主雜質**。在N型半導體的情況下，多數載流子是電子。

P型和N型半導體的區別

下表突出了P型半導體和N型半導體的主要區別：

區別依據P型半導體N型半導體
定義當向本徵半導體中新增三價雜質時，所得半導體稱為P型半導體。當向本徵半導體中新增五價雜質時，所得半導體稱為N型半導體。
新增的雜質型別為了獲得P型半導體，將三價雜質（如鋁、鎵、銦等）新增到純半導體中。將五價雜質（如P、Sb、As、Bi等）新增到純半導體中以獲得N型半導體。
摻雜元素（或雜質）的族13族元素被新增為摻雜元素以形成P型半導體。15族元素被新增為摻雜元素以形成N型半導體。
雜質或摻雜元素的影響在P型半導體的情況下，新增的雜質會在結構中產生電子的空位，稱為空穴。在N型半導體的情況下，新增的雜質會在結構中提供額外的電子。
新增的雜質的替代名稱在P型半導體中，摻雜元素是三價元素，可以接受來自本徵半導體的電子。因此，摻雜元素或雜質也稱為受主雜質。在N型半導體中，五價原子用作雜質，提供額外的電子。因此，摻雜元素也稱為施主雜質。
多數載流子空穴是P型半導體中的多數載流子。電子是N型半導體中的多數載流子。
少數載流子電子是P型半導體中的少數載流子。空穴是N型半導體中的少數載流子。
電荷密度在P型半導體的情況下，空穴的數量遠大於電子的數量，即Nh >> Ne。在N型半導體中，電子的數量遠大於空穴的數量，即Ne >> Nh。
多數載流子的運動在P型半導體中，多數載流子是空穴（它是正的），因此從高電位移動到低電位。N型半導體中的多數載流子是電子（它是負的），因此從低電位移動到高電位。
能級P型半導體具有非常接近價帶且遠離導帶的受主能級。N型半導體具有非常接近導帶且遠離價帶的施主能級。
溫度升高後的影響當P型半導體的溫度升高時，它可以很容易地從價帶接受電子到受主能級。當N型半導體的溫度升高時，它可以很容易地將電子從施主能級捐獻到導帶。
電導率在P型半導體中，電導率是由於空穴的存在。N型半導體的電導率是由於電子的存在。
費米能級在P型半導體中，費米能級位於受主能級和價帶之間。在N型半導體中，費米能級位於施主能級和導帶之間。

結論

P型和N型半導體都是外延半導體。然而，兩者之間的關鍵區別在於，P型半導體是透過在純半導體中新增三價雜質（如鋁）獲得的，而N型半導體是透過在純半導體中新增五價雜質（如磷）獲得的。

更新於：2023年9月6日

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