【给女友的零基础芯片课】Day 3 什么是n型半导体和p型半导体

女友是学理工科的，之前学过一些电路课，但基本上已经忘记的差不多了，最近想学习一下芯片课程，以后想转芯片设计行业。

Day 3 什么是n型半导体和p型半导体？

n型半导体。在硅晶体中，我们用部分P（磷）等原子去替换硅原子（这个过程叫掺杂），就会多出一个电子（红色箭头所指蓝色小球），这个电子是可以自由移动的，这种硅叫n型半导体。初高中课本我们学过，P（磷）原子序数是15，最外面是5个电子，加上硅原子的4个原子，总共就有9个电子，而原子最外层只需要8个电子就能形成稳定结构。

n型半导体

假如我们给n型半导体加上电压，自由电子就会向正极移动形成电流。

p型半导体。同样的，我们用B（硼）等原子替换硅原子（这个过程叫掺杂），就会发现硅原子的外维少了一个电子，这个空出来的地方叫空穴（红色箭头所指的浅绿色小球），这个空穴实际上啥也没有，处于虚无的状态。

p型半导体

那电流是怎么在p型半导体流动的呢？假如我们给p型半导体加上电压，会发生什么呢？

电子会被吸向正极（+号代表正极），移动至附近的空穴。于是，电子移动后空出来的地方成为新的空穴，旁边的电子又会移动。由于电子移动速度非常快，在电子向＋极移动的同时，看上去是就好像是空穴向负极（-号代表负极）移动。实际上真正移动的是电子，但我们可以看成是空穴在移动。如下图所示

空穴移动

电子和空穴是怎么在半导体内部运动的呢？

n型半导体中，电子会向正极移动，电流移动的方向跟电子移动的方向相反，电流是向负极移动的。

n型半导体电子移动方向

p型半导体，实际移动的是电子，但看起来是空穴向负极移动。

p型半导体空穴移动方向

综上：n型半导体和p型半导体在外界加上电压的情况下都可以形成电流，但没有金属那么容易。半导体的特点在于外界条件不同可以选择通过电流或者不通过电流，这个就是pn结整流的基本原理。