P型和N型半导体的区别

导电性介于绝缘体和导体之间的材料称为**半导体材料**。换句话说，如果一种材料在其最外层电子壳层中具有4个电子，则该材料被称为半导体。半导体材料主要分为两类：本征**半导体**和**外延半导体**。

外延半导体进一步分为两种类型：

  • P型半导体

  • N型半导体

在本文中，我们将通过考虑各种因素（例如添加的杂质类型、掺杂性质、多数载流子、载流子密度、费米能级等）来比较P型和N型半导体。但在实际区分P型和N型半导体之前，我们将定义这两种类型的半导体。

什么是P型半导体？

**P型半导体**是一种外延半导体，它是通过在本征（或纯）半导体中添加三价杂质而获得的。三价杂质的例子包括铝、镓、铟等。当三价杂质添加到本征半导体中时，它会提供额外的空穴，这些杂质也称为受主杂质。因此，P型半导体中的多数载流子是空穴。

什么是N型半导体？

**N型半导体**也是一种外延半导体，它是通过在本征半导体中添加五价杂质而获得的。五价杂质的常见例子包括锑、砷、铋等。当五价杂质添加到纯半导体中时，它会提供额外的电子，因此这些杂质也称为**施主杂质**。在N型半导体的情况下，多数载流子是电子。

P型和N型半导体的区别

下表突出了P型半导体和N型半导体的主要区别：

区别依据P型半导体N型半导体
定义当向本征半导体中添加三价杂质时，所得半导体称为P型半导体。当向本征半导体中添加五价杂质时，所得半导体称为N型半导体。
添加的杂质类型为了获得P型半导体，将三价杂质（如铝、镓、铟等）添加到纯半导体中。将五价杂质（如P、Sb、As、Bi等）添加到纯半导体中以获得N型半导体。
掺杂元素（或杂质）的族13族元素被添加为掺杂元素以形成P型半导体。15族元素被添加为掺杂元素以形成N型半导体。
杂质或掺杂元素的影响在P型半导体的情况下，添加的杂质会在结构中产生电子的空位，称为空穴。在N型半导体的情况下，添加的杂质会在结构中提供额外的电子。
添加的杂质的替代名称在P型半导体中，掺杂元素是三价元素，可以接受来自本征半导体的电子。因此，掺杂元素或杂质也称为受主杂质。在N型半导体中，五价原子用作杂质，提供额外的电子。因此，掺杂元素也称为施主杂质。
多数载流子空穴是P型半导体中的多数载流子。电子是N型半导体中的多数载流子。
少数载流子电子是P型半导体中的少数载流子。空穴是N型半导体中的少数载流子。
电荷密度在P型半导体的情况下，空穴的数量远大于电子的数量，即Nh >> Ne。在N型半导体中，电子的数量远大于空穴的数量，即Ne >> Nh。
多数载流子的运动在P型半导体中，多数载流子是空穴（它是正的），因此从高电位移动到低电位。N型半导体中的多数载流子是电子（它是负的），因此从低电位移动到高电位。
能级P型半导体具有非常接近价带且远离导带的受主能级。N型半导体具有非常接近导带且远离价带的施主能级。
温度升高后的影响当P型半导体的温度升高时，它可以很容易地从价带接受电子到受主能级。当N型半导体的温度升高时，它可以很容易地将电子从施主能级捐献到导带。
电导率在P型半导体中，电导率是由于空穴的存在。N型半导体的电导率是由于电子的存在。
费米能级在P型半导体中，费米能级位于受主能级和价带之间。在N型半导体中，费米能级位于施主能级和导带之间。

结论

P型和N型半导体都是外延半导体。然而，两者之间的关键区别在于，P型半导体是通过在纯半导体中添加三价杂质（如铝）获得的，而N型半导体是通过在纯半导体中添加五价杂质（如磷）获得的。

更新于：2023年9月6日

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