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N型半导体

电子型半导体

也称为电子型半导体。N型半导体即自由电子浓度远大于空穴浓度的杂质半导体。

特点
半导体是一种导电能力介于导体和绝缘体之间的物质，其按照载流子（或晶体缺陷）的不同可分为P型半导体和N型半导体，半导体的导电性能与载流子（晶体缺陷）的密度有很大关系。半导体中有两种载流子，即价带中的空穴和导带中的电子，以电子导电为主的半导体称之为N型半导体，与之相对的，以空穴导电为主的半导体称为P型半导体。 “N”表示负电的意思，取自英文Negative的第一个字母。在这类半导体中，参与导电的 (即导电载体) 主要是带负电的电子，这些电子来自半导体中的施主。凡掺有施主杂质或施主数量多于受主的半导体都是N型半导体。例如，含有适量五价元素砷、磷、锑等的锗或硅等半导体。
由于N型半导体中正电荷量与负电荷量相等，故N型半导体呈电中性。自由电子主要由杂质原子提供，空穴由热激发形成。掺入的杂质越多，多子（自由电子）的浓度就越高，导电性能就越强。
形成原理
掺杂和缺陷均可造成导带中电子浓度的增高。对于锗、硅类半导体材料，掺杂Ⅴ族元素(磷、砷、锑等)，当杂质原子以替位方式取代晶格中的锗、硅原子时，可提供除满足共价键配位以外的一个多余电子，这就形成了半导体中导带电子浓度的增加，该类杂质原子称为施主。Ⅲ-Ⅴ族化合物半导体的施主往往采用Ⅳ或Ⅵ族元素。某些氧化物半导体，如ZnO、Ta2O5等，其化学配比往往呈现缺氧，这些氧空位能表现出施主的作用，因而该类氧化物通常呈电子导电性，即是N型半导体，真空加热，能进一步加强缺氧的程度，这表现为更强的电子导电性。
发展
半导体器件的最基本组成单元为PN结，PN结具有正向导通反向绝缘的功能，因此半导体器件在逻辑计算、信号传输、电力转换等诸多方面呈现出巨大优势。自1947年第一个半导体二极管在贝尔实验室诞生以来，半导体彻底变革了人类的生产生活方式，全球社会陆续从电气时代进入信息化时代，并加速向万物互联时代和人工智能智能迈进。作为未来新型基础设施建设的物质基础，半导体产业发展的后劲依然十足，尤其是人工智能、5G通信、新能源汽车、能源互联网等行业给半导体发展带来了新的增长点。
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