什么是本征半导体?本征半导体载流子浓度

通过一定的工艺过程，可以将半导体制成晶体。完全纯净的、结构完整的半导体晶体称为本征半导体。

1、本征半导体的晶体结构

在硅和锗晶体中，原子在空间形成规则的晶体点阵，每个原子都处在正四面体的中心，而四个其它原子位于四面体的顶点，如图1所示。

图1 晶体中原子的排列方式	图2 共价键结构平面示意图

其中每一个原子最外层的价电子，不仅受到自身原子核的束缚，同时还受到相邻原子核的吸引。因此，价电子不仅围绕自身的原子核运动，同时也围绕相邻原子核运动。于是两个相邻的原子共用一个价电子，即形成了晶体中的共价键结构。如图2所示。

2、本征半导体中的两种载流子

共价键中的两个电子被紧紧束缚在共价键中，称为束缚电子。常温下束缚电子很难脱离共价键成为自由电子，因此本征半导体中的自由电子很少，所以本征半导体的导电能力很弱。在绝对0度（T=0K）和没有外界激发时,价电子完全被共价键束缚着，本征半导体中没有可以运动的带电粒子（即载流子），它的导电能力为零，相当于绝缘体。在常温下，由于热激发，使一些价电子获得足够的能量而脱离共价键的束缚，成为自由电子，同时共价键上留下一个空位，称为空穴。如图3所示。在其它力的作用下，空穴吸引邻近的电子来填补，这样的结果相当于空穴的迁移，而空穴的迁移相当于正电荷的移动，因此可以认为空穴是载流子。因此，本征半导体中存在数量相等的两种载流子，即自由电子和空穴。本征半导体的导电能力取决于载流子的浓度。半导体在热激发下产生自由电子和空穴对的现象称为本征激发。自由电子在运动中与空穴相遇就会填补空穴，使二者同时消失，这种现象称为复合。一定温度下，本征激发产生的自由电子和空穴对，与复合的自由电子和空穴对数目相等，达到动态平衡。

图3 空穴和自由电子

本征半导体的导电性很差，且与环境密切相关。本征半导体的这种对温度的敏感性，既可用来制作热敏和光敏器件，又是造成半导体器件温度稳定性差的原因。