半导体理论

在绝对零度下的理想结晶半导体中，未占电子的导带和占满电子的价带之间，是由一种称为禁带(forbidden gap)的将两者隔开。室温下，价带中的某些电子因获得足够的热能而跃迁至导带中，并在价带的顶部留下可供价电子运动的空位。这种空位通常称为空穴(hole)。一个空穴具有的正电荷量与一个电子的电荷量相等，并有和电子相同的正有效质量。此外，正常的晶体缺陷还能在禁带中产生局部电子能级。

禁带中的能级有两种最重要的类型:即施主能级和受主能级，它们的位置分别接近于导带和价带。当某些外来原子代替品体中一些原有的原子时，就会产生这两种能级。此时，施主杂质原子比晶体原子多一个价电子，这个多余的电子受到晶体原子的约束很小，随时能跃迁至导带。这样由于施主杂质的掺入而使导带的电子密度增加，从而使空穴密度在热平衡条件下相应地受到抑制。同样情况:如有受主杂质掺入，则由于它比晶体原子少一个价电子，就会使空穴密度增大。

自由载流子多数是电子的半导体，称为n-型半导体，空穴就是少数载流子。相反，如空穴是多数载流子，电子是少数载流子，则这种半导体称为P-型半导体。n-型半导体中，电子密度主要取决于施主杂质的浓度;P-型半导体中，空穴密度取决于受主杂质的浓度。