半导体制冷工作原理

四、P型半导体 838电子
(1) 如果在锗或硅中均匀掺杂三价元素，由于价电子间会互相结合而形成共价键，故每个三价元素会与邻近四价之锗或硅原子互成一共价键，而多缺少一个电子，在原子中造成一个空缺来，这个空缺我们称为电洞，如图(5)B 所示，加入三价元素之半导体就称为P型半导体。(P表示positive，电洞视为正电荷) 。

图(5) P型半导体
(2) 由于加入三价元素后会造成一个空缺，故三价元素又被称为受体原子。
(3)加入三价元素而产生之电洞，在P型半导体中是多数载体。受热使共价键破坏而产生的电子电洞为少数，故P型半导体中称电子为少数载体。
(4) 通常我们都用正电荷代表电洞。但是固体中的原子不能移动，所以电洞(一个空位)也应该是不能移动的。

五、P-N结合
(1) 当P型半导体或N型半导体被单独使用时，由于其导电力比铜、银等不良，但却比绝缘体的导电力良好，故实际上，就等于一个电阻器一样，如下图(6)所示。

        图(6) P-N结合
(2) 但若将数片P或N型半导体加以适当的组合，则会产生各种不同的电气特性，而使半导体零件的功能更多彩多姿。今天我们要先看看把一块P型半导体与N型半导体结合起来的情况。
(3) 当一块P型半导体与N型半导体结合起来时，如下图所示，由于P型半导体中有很多的电洞，而N型半导体中有许多电子，所以当P-N结合起来时，结合面附近的电子会填入电洞中，P-N结合起来时，如下图(7)(a)所示。

                        图(7)

或许你会以为N型半导体中的电子会不断的透过接合面与电洞结合，直到所有的电子或电洞
消失为止。事实上，靠近接合面的N型半导体失去了电子后就变成正离子，P型半导体失去了一些电洞后就变成负离子，如上图(7) (b)所示。
此时正离子会排斥电洞，负离子会排斥电子，因而阻止了电子、电洞的继续结合，而产生平衡之状态。
(4) 在P-N接合面(P-Njunction)附近没有载体(电子或电洞)，只有离子之区域称为空乏区(depletioNregion) 。
(5) 空乏区的离子所产生的阻止电子、电洞通过接合面的力量，称为障碍电位(potential barrier) 。障碍电位视半导体的掺杂程度而定，一般而言，Ge 的P-N接合面约为0.2~0.3V，而Si 的P-N接合面约为0.6~0.7V。