電的旅程 ( 167 )

「第十三章：電晶體的誕生」

＜奇特的p-n接面 ( 4 )＞……續上

在這裡必須對半導體再做一些補充說明。矽是一種半導體，完全無雜質及結構完美的矽晶，在室溫下幾乎不導電，這是因為「能隙」的關係，矽晶內部沒有多少可自由流動的電子。但如滲入一些雜質，矽晶的性能就會改變。如果放入週期表中第五族的元素，如磷，這些雜質會產生可帶著負電荷流動的電子，使得矽晶可以導電，導電的程度直接和雜質的數量成正比。所需雜質的數量很微少，甚至一百萬個矽原子中滲入一個磷原子，對矽的導電性能也會有很大的影響。由此可見，如要可靠的控制半導體性能，材料技術必須達到很高的水平。

上面提到把磷原子放入矽晶中，會產生過多的電子，同樣的道理，如果放入週期表中第三族的元素，如硼，則會「吸收」矽晶中本來的電子而產生空穴。這些空穴也可移動，可看成是帶著正電荷流動的帶電體，學術上稱作「電洞」。所以在半導體中，同時有兩種不同的帶電體流動著，即是電子與電洞，而電子或電洞的數目多寡則取決於放入的雜質種類及數量。

研究團隊把電子超量的半導體稱為n型（negative），而把電洞超量的半導體稱做p型（positive）。歐爾的團隊和凱利的研究部門人員鼎力合作，使得這些知識及對雜質的控制技術一點一滴的積聚起來。……(待續)