纯硅或锗很少用作半导体。实际可用的半导体必须添加受控量的杂质。杂质的添加将改变导体的能力，并起半导体的作用。将杂质添加到本征或纯材料中的过程称为掺杂，而杂质称为掺杂剂。掺杂之后，本征材料变成非本征材料。实际上，仅在掺杂后这些材料才可用。

当在不改变晶体结构的情况下将杂质添加到硅或锗中时，产生了N型材料。在某些原子中，电子的价带中有五个电子，例如砷(As)和锑(Sb)。用任何一种杂质掺杂硅都不得改变晶体结构或键合过程。杂质原子的多余电子不参与共价键。这些电子被其原始原子松散地结合在一起。下图显示了添加杂质原子后硅晶体的变化。

掺杂对N型材料的影响

掺杂对N型材料的影响如下-

• 在纯硅中添加砷后，晶体成为N型材料。

• 砷原子具有不参与共价键合过程的其他电子或负电荷。

• 这些杂质向晶体释放或提供一个电子，它们被称为施主杂质。

• N型材料比本征材料具有额外的电子或自由电子。

• N型材料不带负电荷。实际上，它的所有原子都是电中性的。

• 这些多余的电子不参与共价键合过程。它们可以自由移动通过晶体结构。

• N型非本征硅晶体将在仅施加0.005eV能量的情况下进入导电状态。

• 将本征晶体的电子从价带移动到导带仅需0.7eV。

通常，在这种类型的晶体中，电子被认为是多数载流子，而空穴是少数载流子。添加到硅中的施主材料的数量找出了其结构中多数载流子的数量。

N型硅中的电子数量比本征硅的电子-空穴对大很多倍。在室温下，这种材料的电导率存在明显差异。有大量的载流子参与电流流动。在这种类型的材料中，电流的流动主要由电子实现。因此，非本征材料成为良好的电导体。

掺杂对P型材料的影响

掺杂对P型材料的影响如下-

• 将铟(In)或镓(Ga)添加到纯硅中时，会形成P型材料。

• 这种类型的掺杂剂材料具有三个价电子。他们热切地寻找第四电子。

• 在P型材料中，每个孔可以填充有电子。为了填充该孔区域，来自相邻的共价键合基团的电子需要非常少的能量。

• 硅通常掺杂有1到106范围内的掺杂材料。这意味着P材料将比纯硅的电子-空穴对具有更多的空穴。

• 在室温下，这种材料的电导率具有非常确定的特性差异。

下图显示了掺杂受体元素(在本例中为铟)时硅的晶体结构如何变化。一块P材料没有带正电。它的原子主要都是电中性的。

但是，许多原子团的共价结构中有孔。当电子进入并填充一个孔时，该孔将变为空洞。在电子离开的键合基团中会产生一个新的空穴。空穴运动实际上是电子运动的结果。 P型材料将在仅施加0.05 eV能量的情况下进入导电状态。

上图显示了P型晶体连接到电压源后的响应方式。注意，空穴的数量比电子大。施加电压后，电子被吸引到电池正极。

在某种意义上，孔向电池负极端子移动。此时，电子被拾取。电子立即填充一个孔。然后，该孔变为空隙。同时，通过正极电池端子将电子从材料中拉出。因此，由于电子在不同的键合基团之间移动，空穴向负端子移动。施加能量后，空穴流动是连续的。