材料的電性質
N 型半導體
N 型半導體(n-type semiconductor)是經過摻雜、使電流主要由帶負電的電子載送的半導體,「n」代表 negative(負)。做法是加入施體原子,每個都把一個多餘的電子交給導帶。結果是一塊充滿可移動電子的晶體,遠比純材料本身所能有的多,隨時可以導電。
配方,用一幅圖像:矽有 4 個價電子,每個原子以四個鍵分享它們。在一個矽位置放入一個磷原子(第五族,5 個價電子),它的四個電子完成鍵結,第五個幾乎沒被綁住。室溫下這第五個電子很容易被釋放進導帶,所以每個磷捐出一個可移動電子。因為這些施體電子的數量遠超熱激發產生的電子-電洞對,電子成為多數載子、電洞成為少數載子。費米能階往上移,朝導帶靠近,反映電子的過剩。
N 型材料是每個半導體元件的一半,PN 接面、電晶體、太陽能電池全都需要 N 型接上 P 型。一個微妙卻重要的誠實:N 型矽整體是電中性的。它並不帶負電;多出的可移動電子恰好被留下的固定正磷離子平衡掉。「n」只指做導電工作的可移動載子的正負號,而非這塊材料帶有任何淨電荷。常見的磷、砷、銻是矽的常用施體。
在矽中摻入每立方公尺 10^22 個磷原子,就得到每立方公尺約 10^22 個導帶電子,即多數載子。熱電洞只有每立方公尺約 10^10 個(由 n times p 維持定值算出),所以電子以一兆比一壓過電洞。這塊晶體中的電流基本上全是電子。
施體(第五族)以電子灌滿導帶;這塊材料整體仍保持電中性。
N 型不代表「帶負電」。可移動載子是負的,但被固定的正施體離子平衡掉,所以一塊 N 型矽是電中性的。把載子正負號誤當成淨電荷,是初學者的經典錯誤。
又称
另见