N型、P型半導體與N+型、P-型半導體

就材料的導電性而言，大致可以分為絕緣體、半導體、導體三大類(lèi)（圖1.5），無(wú)論哪種材料，都有一定的電阻，另外還有一類(lèi)沒(méi)有
電阻的“超導體”，只是目前在常溫條件下還沒(méi)有實(shí)用化。這三類(lèi)材料之間并無(wú)絕對的界限，一定條件下是可以轉化的。

材料的導電性是由材料中的自由電子(Extra electron)的數量決定的。從能量的角度來(lái)看，自由電子的能量比較高，因此往外力的作用下（電場(chǎng)等）可以自由移動(dòng)，如果將它們集中起來(lái)，就是導帶(Conduction Band)，剩下的部分就是價(jià)帶( Valence Band)，參見(jiàn)圖1.6。價(jià)帶的電子如果獲得足夠的能量，也能夠變成導帶的自由電子。從價(jià)帶到導帶之間的（能量）差（距離）稱(chēng)為能隙。

導體（一般為金屬材料）的能隙非常小，在室溫下，只需很小的能量?jì)r(jià)帶的電子就能夠很容易跳躍至導帶而導電；絕緣體的靜隙比較大（通常大于9。V），電子很難跳躍至導帶，所以不導電；半導體的能隙約為1- 3eV，介于導體和絕緣體之間，只要給予適當的能量或者改變能隙的大小，就能夠導電。

在半導體小加入合適的“雜質(zhì)”就可以改變和控制它的能隙大小。如果在純Si（硅）中摻雜(l)oping)少量的As（砷）或P（磷），二者的最外層有五個(gè)電子，而Si外層只有4個(gè)電子，因此就會(huì )多出——個(gè)自由電子，這樣就形成了“N”型半導體，如圖1.7所示；如果在純Si巾?yè)饺松倭康腂(硼)，硼的最外層只有三個(gè)電子，這樣就少了一個(gè)電子，形成了一個(gè)空穴( Hole)，形成了“P”型半導體。

半導體中的自由電子和空穴通稱(chēng)為載流子(Carrier)。需要說(shuō)明的是，沒(méi)有摻雜的普通半導體巾也是有自由電子和空穴的，只是數量相對比較少而已，因此這些原本就有的自由電子和空穴統稱(chēng)為“少子”（少數載流子）；因為摻雜而形成的自由電子和空穴的數暈相對比較多，因此通稱(chēng)為“多子”（多數載流子）。

摻雜造成半導體材料中局部自由電子或者空穴增加的過(guò)程稱(chēng)為“離子化”。前者稱(chēng)為“負離子化”，后者稱(chēng)為“正離子化”。僅采用摻雜丁藝形成的半導體材料，N型半導體因為自由電子數量偏多而對外顯現負極性，有時(shí)候也標識為“N-”，相應的，P型半導體也標為“P+”。采用非摻雜工藝，如高能離子輻照、激光照射等方法可以讓價(jià)帶的電子獲得足夠高的能量而成為自由電子，也可以讓自由電子失去足夠多的能量而降低為價(jià)帶的非自由電子，這種方法稱(chēng)為“激發(fā)”，采用激發(fā)的方法使N型半導體中的空穴增多，使之對外顯示正極性，就成為“N+”半導體；使P型半導體中的自由電子增多，使之對外顯示負極性，就成為“P”半導體。

自由電子導電的方式與導線(xiàn)線(xiàn)巾電流的流動(dòng)類(lèi)似，在電場(chǎng)作用下，負離子化(Ionization)程度高的原子將多余的電子向著(zhù)離子化程度比較低的方向傳遞；空穴導電則是正離子化的材料中，原子核外由于電子缺失形成的窄穴在電場(chǎng)作用下，空穴被少子（白由電子）補入而造成空穴“移動(dòng)”所形成的電流（一般稱(chēng)為正電流）

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