半導體
多數載流子
/ muh-JOR-ih-tee KAIR-ee-er /
在一塊摻雜的半導體裡,兩種移動電荷並存:自由電子和空穴。通常其中一種在數量上遠超另一種,就像擠滿人的球場裡主隊球迷遠多於客隊球迷。佔主導的那群——幾乎包攬全部導電工作的那種載流子——就是多數載流子。
哪種載流子是多數,由摻雜決定。加入施體,晶體裡便湧滿自由電子,於是電子是多數載流子,材料為 n 型。加入受體,晶體裡便充滿空穴,於是空穴是多數,材料為 p 型。另一種、較稀少的那一類稱為少數載流子;它因普通熱激發而總以小數量存在,但對整體電流貢獻甚微。
多數與少數之分之所以重要,是因為它解釋了一塊摻雜矽為何這樣導電;而在 p-n 接面處,它更成了核心:兩側的多數載流子在此相遇,少數幾個少數載流子卻做出了出人意料的重要事情。一個常見的誤解是以為少數載流子可以忽略。在電晶體和太陽能電池裡,那些稀少的少數載流子的行為,可能決定著器件到底能不能工作。
在摻磷(n 型)的矽裡,電子的數量可能以十億比一壓過空穴。電子是承載電流的多數載流子;稀少的空穴是少數載流子,然而當這塊 n 區構成電晶體的一部分時,被注入並被追蹤的恰恰就是它們。
摻雜決定哪種載流子是多數——n 型裡是電子,p 型裡是空穴。
多數與少數說的是數量,而非重要性。許多器件恰恰是圍繞少數載流子的注入與壽命來精心設計的,正因為它們的行為是你最能靈敏操控的那一種。
又稱
另見