• P型半导体：通过掺入三价元素（硼、铝等）形成，使得半导体中空穴浓度大于电子浓度，空穴成为多数载流子，导电性能主要由空穴决定。
• N型半导体：通过掺入五价元素（磷、砷等）形成，使得半导体中电子浓度大于空穴浓度，电子成为多数载流子，导电性能主要由电子决定。
• 空穴是半导体中的一种载流子，是由于掺入三价元素或晶格缺陷等导致价带中缺少电子而形成的带正电的“空位”。
PN结的定义与构成
• 定义：PN结是由P型半导体与N型半导体制作在同一块半导体（通常是硅或锗）衬底上，这两种半导体材料之间的边界或界面称为PN结。
• 构成：P型半导体中掺入受主杂质（如硼、铟等），空穴为多子；N型半导体中掺入施主杂质（如磷、砷等），电子为多子。PN结正是由一个N型掺杂区和一个P型掺杂区紧密接触所构成。
2. PN结的形成原理
• 掺杂：在纯净的半导体材料中，通过掺杂不同的杂质元素，可以分别形成P型和N型半导体。
• 扩散：将P型半导体与N型半导体放置在一起，它们的交界处会出现电子和空穴的浓度差。由此，N型半导体中的自由电子会向P型半导体扩散，P型半导体中的空穴会向N型半导体扩散。
• 内建电场：由于电子和空穴的扩散，会在界面附近形成一个带电的耗尽区，其中N型一侧带正电，P型一侧带负电，从而形成一个内建电场。这个电场的方向由N区指向P区。
• 动态平衡：在内电场的作用下，电子和空穴会做漂移运动。经过一段时间，扩散和漂移运动达到动态平衡，最终在交界面形成了一定厚度的空间电荷区，即PN结。
3. PN结的特性
• 单向导电性：PN结具有单向导电性，即只允许电流从P区流向N区（正向偏置），或只允许极小的反向电流从N区流向P区（反向偏置）。
• 正向导通：当外加正向电压时，内建电场被削弱，电流容易通过PN结。
• 反向截止：当外加反向电压时，内建电场增强，电流难以通过PN结。
• 击穿特性：当反向电压增大到某一数值时，PN结会发生击穿，反向电流急剧增大。这有两种基本类型：雪崩击穿和齐纳击穿。
4. PN结的应用
• 二极管：PN结是二极管的基本结构，用于整流、开关、信号调制等。
• 晶体管：在双极型晶体管（BJT）和场效应晶体管（MOSFET）中，PN结是实现放大和开关功能的关键。
• 太阳能电池：PN结在太阳能电池中用于将光能转换为电能。
• 光电探测器：在光电探测器中，PN结可以响应光信号并产生电流。
• 发光二极管（LED）：在LED中，PN结的电子和空穴复合可以产生光。
PN结是现代电子学和光电技术中不可或缺的基础组件，其独特的物理特性使其在各种半导体器件中发挥着关键作用
1. P型wafer与N型wafer的定义
• P型wafer：P型wafer，即P型晶圆，是指在半导体材料中掺入三价元素（如硼、铝等）的晶圆。这些杂质原子在晶格中取代了一些原有的原子，由于它们比周围的半导体原子少一个价电子，因此在晶格中形成了空穴，使得材料呈现出正电荷载流子（空穴）为主的导电性。
• N型wafer：N型wafer，即N型晶圆，是指在半导体材料中掺入五价元素（如磷、砷等）的晶圆。这些杂质原子在晶格中取代了一些原有的原子，并额外贡献出一个自由电子，使得材料中的自由电子浓度增加，从而呈现出负电荷载流子（电子）为主的导电性。
2. P型wafer与N型wafer的主要区别
• 掺杂元素与载流子类型：P型wafer掺杂三价元素，以空穴为主要载流子；N型wafer掺杂五价元素，以电子为主要载流子。
• 导电性：P型wafer的导电性主要依赖于空穴的移动，而N型wafer的导电性主要依赖于电子的移动。在常温下，N型wafer的电导率通常高于P型wafer。
• 化学稳定性：由于P型wafer中的受主杂质原子价电子较少，因此P型wafer通常比本征半导体更稳定，不易参与化学反应。
• 能带结构：P型wafer的价带顶部附近存在空穴，而N型wafer的导带底部附近存在自由电子。这种能带结构的不同也导致了它们在电子器件中的应用差异。
3. P型wafer与N型wafer的应用
• P型wafer：P型wafer广泛应用于各种电子和光电器件中，如晶体管、太阳能电池、光电探测器等。在太阳能电池中，P型wafer通常用作基底材料，与N型wafer形成PN结，利用光生伏特效应将太阳光转换为电能。
• N型wafer：N型wafer同样在电子器件和集成电路中具有重要应用。由于N型wafer的电子迁移率较高，因此在高速电子器件中更为常见。此外，N型wafer还在光伏电池技术中发挥着重要作用，如HJT电池和TOPCON电池等高效电池技术就采用了N型硅片。
