3. 判断题P型半导体带正电,N型半导体带负电。A. 对B. 错
A. 对
B. 错
题目解答
答案
解析
本题考查半导体的基本性质和电荷特性相关知识。解题思路是明确P型半导体和N型半导体的形成原理,再根据电荷守恒定律判断它们整体的带电情况。
1. 明确P型半导体的形成及带电情况
P型半导体是在本征半导体(如硅、锗等)中掺入三价杂质元素(如硼)形成的。三价杂质原子在与本征半导体原子形成共价键时,会缺少一个电子,从而产生一个空穴。虽然有大量的空穴,但整个P型半导体是电中性的。这是因为掺入的三价杂质原子所带的正电荷与半导体中原本的价电子所带的负电荷是相等的,从整体上看,没有净电荷的产生。用公式表示,设掺入的三价杂质原子数为 $N_A$,每个三价杂质原子带一个单位正电荷 $+e$,半导体中原本的价电子数与杂质原子结合后,整体的电荷代数和为 $\sum Q = N_A\times(+e)+N_e\times(-e)=0$,其中 $N_e$ 为价电子数,且 $N_e = N_A$。
2. 明确N型半导体的形成及带电情况
N型半导体是在本征半导体中掺入五价杂质元素(如磷)形成的。五价杂质原子在与本征半导体原子形成共价键时,会多出一个电子,这个电子很容易成为自由电子。然而,整个N型半导体同样是电中性的。因为掺入的五价杂质原子所带的正电荷与它释放出的自由电子所带的负电荷是相等的,从整体上看,不存在净电荷。设掺入的五价杂质原子数为 $N_D$,每个五价杂质原子带一个单位正电荷 $+e$,释放出的自由电子数为 $N_{e - free}$,且 $N_{e - free}=N_D$,那么整体的电荷代数和为 $\sum Q = N_D\times(+e)+N_{e - free}\times(-e)=0$。
3. 得出结论
由于P型半导体和N型半导体整体都是电中性的,所以“P型半导体带正电,N型半导体带负电”这一说法是错误的。