模拟电子系统设计指南(基础篇):从半导体、分立元件到TI集成电路的分析与实现
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2.1.2 P型杂质

P型杂质是三价材料 (III族),其原子的最外层有3个价电子。将P型杂质掺入到硅或锗(IV族) 中,因为需要4个电子填补共价键。因此,在杂质原子附近就会出现一个电子空位。一个电子的空位就像一个空穴,相当于一个正电荷 (+e)。如果一个电子要占据这个空位,其能量一定要超过价电子的能量。如果价电子获得少量热能就能在晶体中移动,空位被占用而其他价电子位置腾空,从而在半导体材料中产生空穴。这种类型的半导体材料称为P型材料(P为带正电荷的空穴),如图2.2 (a) 所示。

在室温下,有足够的能量使空穴附近的电子移动到现有的空穴,从而在别处产生空穴。空穴以这种方式在半导体晶体内随机移动。因此,P型杂质接受电子,称为受主杂质。杂质原子获得电子时具有-e电荷,在晶格结构中不动。当提供足够能量时,受主原子可以在价带中产生空穴,而不会在导带中产生电子。图2.2 (b) 给出了在完全离子化状态时的P型半导体的能级,其中E a为受主能级。

图2.2 带正电荷的原子和能带图