半导体本征浓度怎么计算

一定的电荷转移我们可以用以下公式对本征半导体中的自由电子的浓度进行计算：

ni（T）＝AT3/2e－EG/2kT式中，

EG——电子挣脱共价键束缚所需要的能量，单位是eV（电子伏），又被称为禁带宽度；

T——温度；

A——系数；

k——波耳兹曼常数（1．38×10－23J/K）；

e——自然对数的底。

浓度是1.5。

室温下，硅的本征载流子浓度为i=1.5×1016m-3。

本征载流子浓度（Intrinsic carrier concentration）为本征半导体材料中自由电子和自由空穴的平衡浓度，常用值为300K时的浓度值。

本征载流子浓度与温度有关，同样材质的半导体，温度越高，热激发越强烈，本征载流子浓度越高；与禁带宽度有关，同样的温度下，禁带宽度越窄，电子或空穴更容易从价带跃迁到导带，本征载流子浓度越高。

相关介绍：

硅在自然界分布很广，在地壳中的原子百分含量为16.7%。是组成岩石矿物的一个基本元素，以石英砂和硅酸盐出现。

硅在地壳中的含量是除氧外最多的元素。如果说碳是组成一切有机生命的基础，那么硅对于地壳来说，占有同样的位置，因为地壳的主要部分都是由含硅的岩石层构成的。

这些岩石几乎全部是由硅石和各种硅酸盐组成。长石、云母、黏土、橄榄石、角闪石等等都是硅酸盐类；水晶、玛瑙、碧石、蛋白石、石英、砂子以及燧石等等都是硅石。

本征半导体温度升高后两种载流子浓度相等。

两种载流子的乘积与费米能级无关,对于一定的半导体材料,乘积只决定于温度T.在一定温度下,对不同的半导体材料,因禁带宽度Eg不同,乘积也将不同。

所以,本征半导体温度升高后,两种载流子浓度都会发生变化,根据对本证载流子的推导,两种载流子浓度的表达式一样,因此会相等。

相关知识：

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。

其中每一个原子最外层的价，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。

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。

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。

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