1. 基本概念
N型半导体
定义：在纯净半导体（如硅、锗）中掺入五价元素（磷、砷、锑），形成以自在电子为主要载流子的半导体。
载流子：自在电子为多数载流子（多子），空穴为少数载流子（少子）。
电性：因自在电子带负电（Negative），故称N型。
P型半导体
定义：掺入三价元素（硼、铝、铟），形成以空穴为主要载流子的半导体。
载流子：空穴为多子，自在电子为少子。
电性：空穴等效正电荷（Positive），故称P型。
2. 形成原理
N型半导体
掺杂机制：五价杂质（如磷）替代硅原子后，多余电子脱离共价键成为自在电子，提供导电性。
能带结构：施主能级靠近导带，电子易跃迁至导带形成自在电子。
P型半导体
掺杂机制：三价杂质（如硼）与硅原子结合时缺少一个电子，形成空穴；邻近电子填补空穴产生新空穴，等效空穴移动导电。
能带结构：受主能级靠近价带，价带电子易跃迁至受主能级形成空穴。
3. 核心区别
| 特性 | N型半导体 | P型半导体 |
| 掺杂元素 | 五价元素（磷、砷） | 三价元素（硼、铝） |
| 多数载流子 | 自在电子（带负电） | 空穴（等效正电） |
| 费米能级位置 | 靠近导带 | 靠近价带 |
| 导电机制 | 电子定向移动 | 空穴定向移动（实际为电子反向运动） |
| 载流子密度 | 电子密度远高于空穴（(n_e gg n_h)） | 空穴密度远高于电子（(n_h gg n_e)） |
4. PN结与器件应用
PN结形成：
P型与N型半导体接触时，交界处发生载流子扩散：
耗尽层：电子与空穴复合形成无载流子区域，产生内建电场。
单向导电性：
正向偏压（P接正、N接负）：耗尽层变薄，电流导通。
反向偏压（P接负、N接正）：耗尽层变宽，电流截止（仅微弱少子电流）。
典型应用：
二极管：基于PN结的整流影响，用于电流单向控制。
晶体管（NPN/PNP）：通过多结组合实现信号放大或开关功能。
光电器件：如太阳能电池、LED，依赖PN结的光生载流子或复合发光。
5. 拓展资料
N型以电子导电为主，掺杂五价元素；P型以空穴导电为主，掺杂三价元素。
两者结合形成的PN结是半导体器件（二极管、晶体管、集成电路）的物理基础。
现代电子技术（如GaN功率器件、LED）依赖对N/P型半导体特性的精确调控。
> 此解析整合能带学说、载流子动力学及器件物理，可作为半导体材料与器件设计的学说基石。
