原创 在引入掺杂剂Dopants之前，半导体不会变得非常有趣（或有用）

在引入掺杂剂Dopants之前，半导体不会变得非常有趣（或有用）。

掺杂剂是引入晶体结构中的非常少量（实际上是极少量）受控杂质。掺杂剂的存在对半导体的性能起决定性作用。

1. p型硅和n型硅

下图显示了掺杂有硼的硅晶格。

硼的外壳中有三个电子。规则的晶体结构仍然存在，但现在其中有一个“洞”。硼原子取代了硅原子。硅晶体的结构太强，单个杂质原子无法改变，因此我们在结构中缺少一个键。

下图显示了掺杂有磷的硅晶体。

磷的外壳中有五个电子。在这里，与硼发生的情况相同，只是就晶格而言，我们现在的电子太多，而不是太少。硅晶体结构太强，杂质不会使其变形，但在所有键形成后，会“残留”一个电子。

因此，我们有两种不同类型的半导体硅。晶格中有多余空穴的类型（称为p型硅）和有多余电子的类型（也称为n型硅）。

2. PN结  （p-n Junctions ）

上图示出了半导体结二极管。在结的一侧，我们有p型硅，在另一侧有n型硅。关于这样一个结，最重要的是要理解它是一个分子结。你不能把两片掺杂的硅片高度抛光，然后把它们夹在一起形成这种结。p型和n型区域必须是相同的连续硅晶体的一部分。

在早期（20世纪50年代），结二极管和晶体管是通过在锗晶体的相对面上点焊涂有掺杂剂的金属丝制成的。

在硅超大规模集成电路中，掺杂剂在1100°C左右的温度下使用气体化合物形成晶体后扩散到晶体中。

在结形成之后，空穴将立即从p型扩散穿过结到n型。同时，电子将从n型扩散到p型。由于空穴和电子的电荷相反，并且移动得很近，因此它们中的许多将与填充可用空穴的电子重新结合。这在p型内留下带负电的离子，在n型内留下正电荷的离子。因此，我们在p型硅中具有净负电荷，在n型中具有净正电荷。周围的区域被称为“耗尽区depletion zone”，因为电荷载流子（电子和空穴）已经被消除。因此，该区域耗尽了电荷载流子（如图所示）。