P型硅与N型硅的区别

前段时间面试一家芯片公司时，被问到了这个问题，一并整理出来，免得自己又忘记了，在面试的过程中，只要能画出价电子的图，说个大概，应该就可以了。

导电率在10*e-7 ~ 10*e3 之间的材料都称为半导体，有一些半导体是纯元素，如硅，锗，这构成了半导体的基础。OK，先来张图，看看硅的电子分布。

纯净的硅更像是绝缘体，而不是导体，当它被施加外部作用时(比如外加电压)，没有能力改变其导电状态。所以必须往硅里面掺杂其它的元素，现在最重要的两个元素是----硼B和磷P。

当硅片被掺入硼或磷时，它的导电性就显著的改变了。通常情况下，一个纯硅片中是没有自由电子的，它所有的四个 价电子都被锁住在与相邻硅原子的共价键中（如下图），由于没有自由电子，外加电压几乎无法导致电子流过硅片。

把磷加入到硅晶片中后，情况将发生改变。与硅不同，磷有五个价电子，而不是四个。其中，四个价电子和相邻的硅原子的四个价电子形成共价键。但 第五个价电子没有电子结合，将飘浮在原子周围。如果一个电压施加到硅-磷混合物，这个未被束缚电子将穿过掺杂的硅片向电压的正极移动，向混合特中掺杂的磷越多，产生的电流越大。掺入磷杂质的硅称为“N型硅”，或“负电荷载流子型硅”。

一个磷原子加入到硅晶片中提供了一个未被束缚的电子，增加了电导率。加入了磷元素的硅称为N型硅。

如果往一片纯硅中，加入硼，则是另外一种情况，因为硼只有三个价电子，当它和硅混合在一起的时候，所有的三个价电子将和相邻的硅原子结合。这时，在一个硼原子和硅原子形成的共价键中，就会形成一个“空穴”。如果施加电压，相邻的一个电子过来填充这个空位，这个“空穴”便会朝向电压负极移动。这些空穴被称为正电荷载流子，尽管它们本质上不含有实际的电荷。然而，由于硅原子接受了空穴，原子核中的质子与外部轨道中的电子之间存在着电荷不平衡，所以看起来好像是每个空穴都有一个正电荷。含有一个空穴的特殊硅原子的净电荷呈正极性，其电荷量等于一个质子的电荷量（或一个电子电荷量的负值）。被掺入硼的硅被称为“P型硅”或“正电荷载流子型硅”。

当硼原子加入到硅晶片中，形成了一个空穴。这个空穴就像一个正电荷，它增加了电导率。加入了硼元素的硅称为P型硅。

基本上，面试的时候，如果被问到这个问题，能把这两个图画出来，基本上就没什么问题了，图画出来了，基本上，就很清楚理解了这两种半导体的构成方式，至于一些特性，基本上不属于面试的时候要考的，要考的应该是对这两个的理解吧。