半导体是一种导电能力介于导体和
绝缘体之间的物质,其按照载流子(或
晶体缺陷)的不同可分为P型半导体和N型半导体,半导体的导电性能与载流子(晶体缺陷)的密度有很大关系。半导体中有两种
载流子,即
价带中的空穴和
导带中的电子,以
电子导电为主的半导体称之为N型半导体,与之相对的,以
空穴导电为主的半导体称为
P型半导体。 “N”表示
负电的意思,取自英文Negative的第一个字母。在这类半导体中,参与导电的 (即导电载体) 主要是带负电的电子,这些电子来自半导体中的施主。凡掺有
施主杂质或施主数量多于
受主的半导体都是N型半导体。例如,含有适量五价元素砷、磷、锑等的锗或硅等半导体。
掺杂和缺陷均可造成导带中
电子浓度的增高。对于锗、硅类
半导体材料,掺杂Ⅴ族元素(磷、砷、锑等),当杂质原子以替位方式取代晶格中的锗、硅
原子时,可提供除满足
共价键配位以外的一个多余电子,这就形成了半导体中导带电子浓度的增加,该类杂质原子称为施主。Ⅲ-Ⅴ族
化合物半导体的施主往往采用Ⅳ或Ⅵ族元素。某些
氧化物半导体,如
ZnO、Ta2O5等,其化学配比往往呈现缺氧,这些
氧空位能表现出施主的作用,因而该类
氧化物通常呈电子
导电性,即是N型半导体,真空加热,能进一步加强缺氧的程度,这表现为更强的电子导电性。
半导体器件的最基本
组成单元为
PN结,PN结具有正向导通反向绝缘的功能,因此半导体器件在逻辑计算、信号传输、电力转换等诸多方面呈现出巨大优势。自1947年第一个
半导体二极管在
贝尔实验室诞生以来,半导体彻底变革了人类的生产生活方式,全球社会陆续从
电气时代进入
信息化时代,并加速向万物
互联时代和人工智能智能迈进。作为未来
新型基础设施建设的物质基础,半导体
产业发展的后劲依然十足,尤其是人工智能、5G通信、
新能源汽车、
能源互联网等行业给半导体发展带来了新的增长点。