本征载流子浓度ni=1.5*10*10cm-3
没有添加任何杂质到半导体材料里面的半导体就称为本征半导体。温度高于绝对零度后,本征半导体的导带和价带中就有部分电子或空穴。
n:代表导电带中电子的浓度; P:代表价电带中空穴的浓度。
定义:ni为本征载子浓度对于本征半导体而言,n=p=ni
对给定的某一个半导体,只要在某一个固定的温度下,那么这个半导体里面导电带里的电子浓度n与价电带里的空穴浓度p的乘积是某个固定常数,即乘积为定值,上述式子称为质量作用定律。
本征导电在绝对零度温度下,半导体的价带(valence band)是满带(见能带理论)
,受到光电注入或热激发后,价带中的部分电子会越过禁带(forbidden band/band gap)进入能量较高的空带,空带中存在电子后成为导带(conduction band),价带中缺少一个电子后形成一个带正电的空位,称为空穴(hole),导带中的电子和价带中的空穴合称为电子-空穴对。上述产生的电子和空穴均能自由移动,成为自由载流子(free carrier),它们在外电场作用下产生定向运动而形成宏观电流,分别称为电子导电和空穴导电。在本征半导体中,这两种载流子的浓度是相等的。随着温度的升高,其浓度基本上是按指数规律增长的。
复合
导带中的电子会落入空穴,使电子-空穴对消失,称为复合(recombination)。复合时产生的能量以电磁辐射(发射光子photon)或晶格热振动(发射声子phonon)的形式释放。在一定温度下,电子-空穴对的产生和复合同时存在并达到动态平衡,此时本征半导体具有一定的载流子浓度,从而具有一定的电导率。加热或光照会使半导体发生热激发或光激发,从而产生更多的电子-空穴对,这时载流子浓度增加,电导率增加。半导体热敏电阻和光敏电阻等半导体器件就是根据此原理制成的。常温下本征半导体的电导率较小,载流子浓度对温度变化敏感,所以很难对半导体特性进行控制,因此实际应用不多。
特点
本征半导体特点:电子浓度=空穴浓度(掺杂的半导体,在一定条件下(例如高温下)也可以具有本征半导体特点。)
缺点
缺点:载流子少,导电性差,温度稳定性差!
本征半导体(intrinsic semiconductor)是完全不含杂质且无晶格缺陷的纯净半导体.特点:电子浓度=空穴浓度,载流子少,导电性差,温度稳定性差,所以,实际上少用,要掺杂后才实用.
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