半導(dǎo)體的導(dǎo)電原理

不含雜質(zhì)的半導(dǎo)體稱為本征半導(dǎo)體。半導(dǎo)體硅和鍺的最外層電子有四個，故而稱它為四價元素，每一個外層電子稱為價電子。為了處于穩(wěn)定狀態(tài)，單晶硅和單晶鍺中的每個原子的四個價電子都要和相鄰原子的價電子配對，形成所謂的共價鍵，如右圖所示。

但是共價鍵中的電子并不像絕緣體中的電子結(jié)合的那樣緊，由于能量激發(fā)（如光照、溫度變化），一些電子就能掙脫原有的束縛而成為自由電子。與此同時，某處共價鍵中失去一個電子，相應(yīng)地就留下一個空位，稱為空穴。自由電子和空穴總是成對出現(xiàn)的。

如果在本征半導(dǎo)體兩端加以電壓，則會有兩種數(shù)量相等的運載電荷的粒子（稱作載流子）產(chǎn)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(fù)極移動形成的空穴電流，如右圖所示。空穴電流的形成好像電影場中，前排座位空著，由后排人逐個往前填補人，人向前運動，空位向后運動一樣。因此，在半導(dǎo)體中同時存在著電子導(dǎo)電和空穴導(dǎo)電，但由于這兩種載流子數(shù)量很少，所以本征半導(dǎo)體導(dǎo)電能力遠(yuǎn)不如金屬中的自由電子。

P型半導(dǎo)體和N型半導(dǎo)體的形成

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

在純凈半導(dǎo)體中摻入原子外層有三個電子的硼元素。硼原子與相鄰硅原子形成共價鍵時，因缺少一個電子耳多一個空穴。如右圖所示每摻入一個硼原子就有一個空穴，這種半導(dǎo)體稱為P型半導(dǎo)體。在P型半導(dǎo)體中，空穴占多數(shù)，自由電子占少數(shù)，空穴是多數(shù)載流子。

同理在純凈的半導(dǎo)體硅中摻入原子外層有五個電子的磷元素，就形成了N型半導(dǎo)體。