n型和p型半导体材料特性详解

以同样的方式理解p型材料(如下图所示)。不同之处在于，只有元素周期表第三列的硼被用来使p型的硅掺杂。当硼与硅混合时，硼也从硅中吸取电子。然而，这里也只能凑齐三个外层电子，而不是四个电子，在原子的外环上有一个地方没有被电子填充，这个未填充的位置被定义为空穴，由于相当于一个负的电子，所以也就可以被理解为带正电的空穴。

在掺杂的半导体材料中，存在大量的活性非常强的空穴和电子，它们会源源不断不断地产生。由于空穴带正电，所以会吸引电子过来，但是原来地方的电子离开之后，就自然形成了一个空穴。在下图中非常形象的说明了电子如何完成导电的过程。当电压施加在一块导电或半导体材料上时，负电子移动到电压源的正极，这样过程就和电池导电一样。

在p型材料中(如下图所示)，电子将沿着空穴为它指导好的路线，一个一个位置的移动，朝着电源的正极移动。

当然，当一个电子离开它的位置时，它会留下一个新的空穴。因为它继续向正极移动，就会产生一连串的空穴。但是人们用电流计测量这个电流移动过程时，总是依照正电流的方式来规定，但实际上由电子引发的电流其实是一个负电流，它与我们认为的电流方向是在相反的方向。换个角度来看，我们依照空穴的流动来观察，这种现象被称为空穴流，这个现象在半导体材料当中是独一无二的，和我们常见的导体中的电流产生机理完全不同。

在半导体材料中产生p型导电性的掺杂剂称为受主原子。产生n型条件的掺杂剂称为施主原子。一个简单的方法可以把这些术语进行区分，受主原子可以构成P型半导体，而施主原子可以构成N型半导体。

导体、绝缘体和半导体的电学特性如下图所示。掺杂半导体的特殊特性在下图中也可以非常详细的看到。

n型和p型半导体也可以由其他的一些特定的元素来形成，比若说锗元素，当然还有一些特殊的化合物半导体。

载流子迁移率

通过前面我们的分析，由于电子的质量非常小，而空穴具有更大的质量，需要克服的电磁力更大，所以在半导体材料上，移动一个电子所需的能量往往比移动一个空穴所需的能量更大。我猜想，大家还是会对移动这些载流子(空穴和电子)所需的能量和速度具体有多少会有一些兴趣。具体的而言，我们一般会将这些载流子的移动速度称为载流子的迁移率，并且我们可以根据自己的直觉来猜想：空穴的载流子的迁移率更加的低，可以想像成一个比较大的石头做成的球体，即便推动起来，速度也会非常的慢。电子的迁移率会比较高（相当于推动一个很小的球体）。载流子的迁移率在为电路选择特定半导体材料时，需要着重的进行考虑。

审核编辑：汤梓红