半导体
多数载流子
/ muh-JOR-ih-tee KAIR-ee-er /
在一块掺杂的半导体里,两种移动电荷并存:自由电子和空穴。通常其中一种在数量上远超另一种,就像挤满人的球场里主队球迷远多于客队球迷。占主导的那群——几乎包揽全部导电工作的那种载流子——就是多数载流子。
哪种载流子是多数,由掺杂决定。加入施主,晶体里便涌满自由电子,于是电子是多数载流子,材料为 n 型。加入受主,晶体里便充满空穴,于是空穴是多数,材料为 p 型。另一种、较稀少的那一类称为少数载流子;它因普通热激发而总以小数量存在,但对整体电流贡献甚微。
多数与少数之分之所以重要,是因为它解释了一块掺杂硅为何这样导电;而在 p-n 结处,它更成了核心:两侧的多数载流子在此相遇,少数几个少数载流子却做出了出人意料的重要事情。一个常见的误解是以为少数载流子可以忽略。在晶体管和太阳能电池里,那些稀少的少数载流子的行为,可能决定着器件到底能不能工作。
在掺磷(n 型)的硅里,电子的数量可能以十亿比一压过空穴。电子是承载电流的多数载流子;稀少的空穴是少数载流子,然而当这块 n 区构成晶体管的一部分时,被注入并被追踪的恰恰就是它们。
掺杂决定哪种载流子是多数——n 型里是电子,p 型里是空穴。
多数与少数说的是数量,而非重要性。许多器件恰恰是围绕少数载流子的注入与寿命来精心设计的,正因为它们的行为是你最能灵敏操控的那一种。
又称
另见