N型半導體

也稱為電子型半導體。N型半導體即自由電子濃度遠大於空穴濃度的雜質半導體。

基本介紹

• 中文名：N型半導體
• 別名：電子型半導體
• 摻雜物：磷等Ⅴ族元素
• 載流子：電子

特點

半導體是一種導電能力介於導體和絕緣體之間的物質，其按照載流子（或晶體缺陷）的不同可分為P型半導體和N型半導體，半導體的導電性能與載流子（晶體缺陷）的密度有很大關係。半導體中有兩種載流子，即價帶中的空穴和導帶中的電子，以電子導電為主的半導體稱之為N型半導體，與之相對的，以空穴導電為主的半導體稱為P型半導體。 “N”表示負電的意思，取自英文Negative的第一個字母。在這類半導體中，參與導電的 (即導電載體) 主要是帶負電的電子，這些電子來自半導體中的施主。凡摻有施主雜質或施主數量多於受主的半導體都是N型半導體。例如，含有適量五價元素砷、磷、銻等的鍺或矽等半導體。

N型半導體

由於N型半導體中正電荷量與負電荷量相等，故N型半導體呈電中性。自由電子主要由雜質原子提供，空穴由熱激發形成。摻入的雜質越多，多子（自由電子）的濃度就越高，導電性能就越強。

形成原理

摻雜和缺陷均可造成導帶中電子濃度的增高。對於鍺、矽類半導體材料，摻雜Ⅴ族元素(磷、砷、銻等)，當雜質原子以替位方式取代晶格中的鍺、矽原子時，可提供除滿足共價鍵配位以外的一個多餘電子，這就形成了半導體中導帶電子濃度的增加，該類雜質原子稱為施主。Ⅲ-Ⅴ族化合物半導體的施主往往採用Ⅳ或Ⅵ族元素。某些氧化物半導體，如ZnO、Ta₂O₅等，其化學配比往往呈現缺氧，這些氧空位能表現出施主的作用，因而該類氧化物通常呈電子導電性，即是N型半導體，真空加熱，能進一步加強缺氧的程度，這表現為更強的電子導電性。

發展

半導體器件的最基本組成單元為PN結，PN結具有正嚮導通反向絕緣的功能，因此半導體器件在邏輯計算、信號傳輸、電力轉換等諸多方面呈現出巨大優勢。自1947年第一個半導體二極體在貝爾實驗室誕生以來，半導體徹底變革了人類的生產生活方式，全球社會陸續從電氣時代進入信息化時代，並加速向萬物互聯時代和人工智慧智慧型邁進。作為未來新型基礎設施建設的物質基礎，半導體產業發展的後勁依然十足，尤其是人工智慧、5G通信、新能源汽車、能源網際網路等行業給半導體發展帶來了新的增長點。