题目
P型半导体带正电,N型半导体带负电?
P型半导体带正电,N型半导体带负电?
题目解答
答案
半导体是中性物。在激发态才是
P型半导体,也叫空穴半导体,在硅中掺杂了3价的铝元素,与周围硅4价形成共价结合,缺一个电子,形成空穴。这样是相当于带正电的粒子。
N型半导体,也叫电子半导体,在硅中掺杂5价磷,和硅4价,结合共价后,多一个自由电子。
当PN结组合形成二极管结构,就利用PN结的特性。
解析
本题考查半导体的基本性质以及P型半导体和N型半导体的概念。解题思路是明确半导体的本质属性,再分别分析P型半导体和N型半导体的形成原理及带电情况。
- 首先,半导体本身是由大量的原子组成,原子是由带正电的原子核和带负电的核外电子组成,且原子核所带正电荷数与核外电子所带负电荷数相等,所以半导体整体对外呈电中性,这是半导体的基本性质,无论其处于何种状态,只要没有外界电荷的注入或移出,它始终保持中性。
- 对于P型半导体,以在硅(Si,4价元素)中掺杂3价的铝(Al)元素为例。硅原子最外层有4个电子,铝原子最外层有3个电子。当铝原子与周围的硅原子形成共价键时,由于铝原子少一个电子,就会在共价键中形成一个“空位”,这个“空位”被称为空穴。虽然空穴可以吸引电子,在导电过程中表现得好像带正电的粒子,但实际上整个P型半导体中,只是电子的分布发生了变化,并没有额外的正电荷或负电荷的产生,所以P型半导体整体仍然是中性的。
- 对于N型半导体,以在硅中掺杂5价的磷(P)元素为例。磷原子最外层有5个电子,当磷原子与周围的硅原子形成共价键时,会多出一个电子,这个电子很容易成为自由电子。同样,虽然有自由电子存在,但整个N型半导体中,正电荷(原子核所带)和负电荷(电子所带)的总量仍然是相等的,所以N型半导体整体也是中性的。
- 当PN结组合形成二极管结构时,是利用了PN结的单向导电性等特性,这与半导体本身的带电性质并无直接关联。