PN結二極管由P型和N型兩(liang) 種半導體(ti) 材料的兩(liang) 個(ge) 相鄰部分組成，這些材料是半導體(ti) ，例如Si(矽)或 Ge(鍺)，包括原子雜質。這裏的半導體(ti) 類型可以由雜質種類決(jue) 定，而向半導體(ti) 材料中添加雜質的過程稱為(wei) 摻雜。

含有雜質的半導體(ti) 稱為(wei) 摻雜半導體(ti) ，主要包括P型半導體(ti) 和N型半導體(ti) ，本文簡單介紹下P型半導體(ti) 的摻雜及其能量圖。

P型半導體(ti) 的定義(yi)

一旦將三價(jia) 材料賦予純半導體(ti) (Si/Ge)，就稱為(wei) P型半導體(ti) 。在這裏，三價(jia) 材料是硼、銦、镓、鋁等。最常見的是，半導體(ti) 由矽材料製成，因為(wei) 它的價(jia) 殼中包含4個(ge) 電子。為(wei) 了製造P型半導體(ti) ，可以在其中添加額外的材料，例如鋁或硼。這些材料的價(jia) 外殼層中僅(jin) 包含三個(ge) 電子。

這些P型半導體(ti) 是通過摻雜半導體(ti) 材料製成的。與(yu) 半導體(ti) 的量相比，它們(men) 添加了少量的雜質。通過改變添加的摻雜量，半導體(ti) 的精確特性將改變。在這種類型的半導體(ti) 中，與(yu) 電子相比，空穴的數量更多。硼/镓等三價(jia) 雜質常用於(yu) Si類摻雜雜質。所以P型半導體(ti) 的例子是镓或硼。

摻雜

在P型半導體(ti) 中加入雜質以改變其性質的過程稱為(wei) P型半導體(ti) 摻雜。通常，用於(yu) 摻雜三價(jia) 和五價(jia) 元素的材料是Si和Ge。因此，這種半導體(ti) 可以通過使用三價(jia) 雜質摻雜本征半導體(ti) 來形成。這裏的“P”表示正極材料，表示半導體(ti) 中的空穴很高。

P型半導體(ti) 形成

Si半導體(ti) 是四價(jia) 元素，晶體(ti) 的共同結構包括來自4個(ge) 外層電子的4個(ge) 共價(jia) 鍵。在Si中，III族和V族元素是最常見的摻雜劑。III族元素包括3個(ge) 外部電子，當用於(yu) 摻雜Si時，它們(men) 的作用類似於(yu) 受體(ti) 。

一旦受體(ti) 原子改變晶體(ti) 內(nei) 的四價(jia) 矽原子，就可以產(chan) 生電子空穴。它是一種電荷載體(ti) ，負責在半導體(ti) 材料中產(chan) 生電流。

這種半導體(ti) 中的電荷載流子帶正電，並在半導體(ti) 材料中從(cong) 一個(ge) 原子移動到另一個(ge) 原子。添加到本征半導體(ti) 中的三價(jia) 元素將在結構內(nei) 產(chan) 生正電子空穴。例如，摻雜有III族元素(如硼)的a-Si晶體(ti) 將產(chan) 生P型半導體(ti) ，但摻雜有V族元素(如磷)的晶體(ti) 將產(chan) 生N型半導體(ti) 。整個(ge) 空穴數可以等於(yu) 整個(ge) 供體(ti) 部位數 (p ≈ NA)。P型半導體(ti) 的多數電荷載流子是空穴，而少數電荷載流子是電子。

P型半導體(ti) 能量圖

P型半導體(ti) 能帶圖如下所示，通過添加三價(jia) 雜質，共價(jia) 鍵中空穴的數量可以在晶體(ti) 中形成，在導帶內(nei) 也可以訪問較少量的電子。

一旦將室溫下的熱能傳(chuan) 遞給Ge晶體(ti) 以形成電子-空穴對，就會(hui) 產(chan) 生能量。然而，由於(yu) 與(yu) 電子相比大多數空穴，電荷載流子高於(yu) 導帶內(nei) 的電子。因此，這種材料被稱為(wei) P型半導體(ti) ，其中P表示正極材料。

通過P型半導體(ti) 傳(chuan) 導

在P型半導體(ti) 中，大量的空穴是由三價(jia) 雜質產(chan) 生的。當在這種類型的半導體(ti) 上施加電位差時，如下圖所示：

價(jia) 帶中的空穴指向負極端子，由於(yu) 流過晶體(ti) 的電流是通過空穴來流動的，空穴是正電荷的載體(ti) ，因此，這種類型的導電性被稱為(wei) 正或P型導電性。在P型導電性中，價(jia) 電子從(cong) 一個(ge) 共價(jia) 移動到另一個(ge) 共價(jia) 。

N型半導體(ti) 的電導率幾乎是P型半導體(ti) 的兩(liang) 倍。在N型半導體(ti) 的導帶中可用的電子比在P型半導體(ti) 的價(jia) 帶中可用的空穴更容易移動。

空穴的流動性很差，這是因為(wei) 它們(men) 更多地與(yu) 原子核結合。

即使在室溫下，也會(hui) 形成電子-空穴對。這些微量可用的自由電子在P型半導體(ti) 中也攜帶少量電流。

總結

P型非本征半導體(ti) 是在純半導體(ti) 中添加少量三價(jia) 雜質而形成的，結果會(hui) 在其中產(chan) 生大量空穴。通過添加镓和銦等三價(jia) 雜質，在半導體(ti) 材料中提供了大量的空穴。

這種產(chan) 生P型半導體(ti) 的雜質被稱為(wei) 受主雜質，因為(wei) 它們(men) 中的每個(ge) 原子都會(hui) 產(chan) 生一個(ge) 可以接受一個(ge) 電子的空穴，而空穴是主要的電荷載體(ti) 。