N 型半導體中添加的雜質為何？

本題觀念：

本題考查半導體物理的基礎概念，特別是「摻雜（Doping）」的原理。 在純淨的第四族元素（如矽 $\text{Si}$、鍺 $\text{Ge}$）所組成的「本質半導體（Intrinsic semiconductor）」中，導電性相對較差。為了大幅提升其導電能力，會在晶格中刻意添加微量的其他族群元素作為雜質，此過程稱為摻雜。根據加入雜質的價電子數量不同，會產生不同種類的多數載子，進而形成 N 型（Negative）或 P 型（Positive）半導體。

選項分析

• A. 第三族元素：錯誤。第三族元素（如硼 $\text{B}$、鎵 $\text{Ga}$、銦 $\text{In}$）的最外層有 3 個價電子。當它們取代晶格中擁有 4 個價電子的矽或鍺時，無法滿足周圍 4 個共價鍵的電子需求，因此會產生一個電子的空缺，稱為「電洞（Hole）」。電洞視為帶正電的載子，摻雜第三族元素會形成以電洞為多數載子的 P 型半導體。
• B. 第四族元素：錯誤。第四族元素（如矽 $\text{Si}$、鍺 $\text{Ge}$）本身即為本質半導體的基底材料，並非用來改變導電特性的雜質。
• C. 第五族元素：正確。第五族元素（如磷 $\text{P}$、砷 $\text{As}$、銻 $\text{Sb}$）的最外層有 5 個價電子

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