의도적인 도핑 후, 반도체 벌크 실리콘은 미량 불순물을 도입하여 외부 반도체가 되며, 이는 N형과 P형 두 범주로 나뉩니다.

1. N형 결정질 실리콘

결정 실리콘이 미량의 불순물 V족 원소와 혼합되면 5개의 원자가 전자가 실리콘 원자와 4개의 공유 결합을 형성합니다. V족 이온 핵은 양전하를 가지며 양의 중심을 형성하는 동시에 원자가 전자도 가지므로 이 전자는 결합됩니다 양성 중심에 의해 속박 상태 전자를 형성하며 그 에너지 준위는 전도대의 바닥 아래에 있습니다.

아래 다이어그램은 공여체(인)가 도핑된 N형 반도체의 실리콘 원자가 결합 다이어그램을 보여줍니다. 그림에서 알 수 있듯이, 실리콘 원자가 5개의 원자가 전자를 갖는 V족 원소인 인 원자로 대체되면, 인 원자는 인접한 실리콘 원자 4개와 공유결합을 형성하고, 여분의 전자는 전도성 전자가 됩니다. .

전자가 에너지를 얻어 Ⅴ족 불순물 원자의 결합에서 벗어나면 전기를 전도할 수 있는 전자가 되어 양극 전기중심을 형성하게 된다. 전자를 전도대로 방출하여 양성 중심을 형성할 수 있는 이 불순물 원자를 공여체라고 합니다. 그림에 표시된 인 원자는 공여체입니다. 실리콘의 도너가 전자를 제공할 수 있기 때문에 전자는 음으로 하전된 캐리어이므로 불순물의 도너가 지배하는 반도체 실리콘을 N형 반도체 실리콘이라고 합니다.

2, P형 결정질 실리콘

결정성 실리콘에 III족 불순물 원자를 첨가하면 원자가 전자가 3개만 있기 때문에 실리콘 원자와 공유 결합을 3개만 형성할 수 있으므로 원자가 결합에 공극(정공이라고 함)이 나타납니다. 구멍은 양전하에 해당합니다. III족 원자의 이온 핵은 3개의 양전하만을 가지며 격자에 음의 중심을 형성하여 구멍을 묶을 수 있습니다.

아래 그림에서 볼 수 있듯이, 원자가 전자가 3개만 있는 붕소 원자가 실리콘 원자를 대체하고, 인접한 실리콘 원자와 4개의 공유 결합을 형성하려면 전자 1개를 받아야 하며, 이는 가전자대에 양전하를 띤 정공을 생성합니다. 음전하 중심을 형성하는 III족 불순물은 가전자대에서 전자를 받아들이고 가전자대에서는 정공을 형성할 수 있으므로 억셉터 불순물이라 하고, 그 에너지 준위를 억셉터 에너지 준위라 하며, III족 불순물 붕소 그림에 표시된 전자를 받아들일 수 있는 원자가 수용체입니다.

홀은 양전하를 띤 캐리어로 간주될 수 있습니다. 양으로 하전된 캐리어를 형성할 수 있는 억셉터가 지배적인 반도체를 P형 반도체 실리콘이라고 합니다.

3. 요약:

순수한 실리콘이 도너 불순물(V족 원소인 인, 비소, 안티몬)과 혼합되면 N형 실리콘이 형성될 수 있으며 N형 실리콘 전도성 전자의 농도는 전도성 홀의 농도보다 훨씬 높으며 전류는 다음에 따라 달라집니다. 전자 수송에서 전자는 대부분의 캐리어(다수라고 함)이고, 정공은 소수의 캐리어(소수라고 함)입니다.

순수한 실리콘이 억셉터 불순물(III족 원소 붕소, 알루미늄, 갈륨)과 혼합되면 P형 실리콘이 형성될 수 있으며 P형 실리콘 정공 농도는 전자 농도보다 훨씬 높으며 전류는 정공 수송에 따라 달라집니다. 구멍은 많고 전자는 적다.