单极性半导体

　　单极性半导体（Unipolar semiconductor）：单极性半导体就是只能制作成n型或p型的半导体，即难以改变导电型号的半导体。

　　简介

　　一般，离子性较强的半导体（如Ⅱ-Ⅵ族半导体）多数为单极性半导体。例如CdS晶体：其中形成负离子空位(S)所需要的能量比形成正离子空位的要小，则通常总是存在有一定数量的(S)；而(S)是带两个电荷的正电中心， 束缚有2个电子， 起着施主作用，因此CdS一般是n型的。又如ZnO、ZnSe、CdSe晶体：其中通常也是存在有负离子空位， 因此一般也是n型的。但是ZnTe的情况相反：其中通常存在的是正离子空位，起受主作用， 因此一般是p型的。1

　　性质

　　对单极性半导体， 若掺入的反型杂质浓度不是很高， 则由于其中存在的离子空位的补偿作用 (称为晶体的自补偿作用)， 很难改变半导体的导电型号。所以单极性半导体p-n结的制造比较困难。

　　单极性半导体多半是宽禁带半导体，象GaN、SiC等就都是单极性半导体。GaN由于是一种典型的单极性半导体，所以通过掺杂往往难以改变型号；但是后来采用一定的工艺处理步骤，已经成功地制作出了p-n结。所以GaN在发蓝光的发光二极管和超高频场效应晶体管等的应用中已经取得了辉煌的成就。1

　　作用

　　由于单极性半导体（宽禁带半导体）的自补作用，所以掺杂所提供的载流子数目有限，从而难以通过高掺杂来获得简并的单极性半导体，并从而也就难以制作出性能良好欧姆接触。实际上，现在欧姆接触的质量往往也就是限制GaN等宽禁带半导体器件性能提高的一个重要难题。对于如何提高单极性半导体（宽禁带半导体）的欧姆接触性能，现在还有许多值得研究的问题；可能比较好的一个解决办法，就是通过与窄禁带半导体构成的异质结来过渡、并加上高掺杂来实现欧姆接触。1

　　单极性和双极性的对比

　　单极器件和双极器件的单双指的是载流子的类型。双极器件内部有两种载流子参与导电，比如双极结型晶体管，也就是常说的三极管，存在两对PN结，电流来自于两种载流子的扩散电流。

　　单极器件则是只有一种载流子参与导电的器件，比如MOSFET（金属氧化物半导体场效应管）。其栅极控制栅下方的沟道反型形成二维电子气或者二维空穴气，所以参与导电过程的只有电子或者空穴，而不是两种载流子同时参与。由此可见单极器件一般可达到的电流要小于双极器件。因此在大电流应用的领域中一般要采用双极器件，比如最近几年兴起的IGBT。但是双极器件往往是PN结组成的器件，其漏电往往较高，因此在静态情况下需要低损耗的领域需要采用单极器件，比如现在的集成电路，都是CMOS工艺，其中主要器件都是MOSFET。2

　　本词条内容贡献者为:

　　李岳阳 - 副教授 - 江南大学