🍇🍇只有强大的意志，才能成就最艰难的选择。
——CSDN@厉昱辰
目录
🍍🍍一、半导体
🍍🍍二、本征半导体的晶体结构
🍍🍍 三、本征半导体中的两种载流子
🍍🍍四、本征半导体中载流子的浓度
定义：纯净的具有晶体结构的半导体称为本征半导体。
一、半导体
物质的导电性能决定于原子结构。导体一般为低价元素，它们的最外层电子极易挣脱原子核的束缚成为自由电子，在外电场的作用下产生定向移动，形成电流。高价元素(如惰性气体)或高分子物质(如橡胶),它们的最外层电子受原子核束缚力很强,很难成为自由电子，所以导电性极差，成为绝缘体。常用的半导体材料硅(Si)和锗(Ge)均为四价元素,它们的最外层电子既不像导体那么容易挣脱原子核的束缚，也不像绝缘体那样被原子核束缚得那么紧，因而其导电性介于二者之间。
在形成晶体结构的半导体中,人为地掺入特定的杂质元素时,导电性能具有可控性;并且,在光照和热辐射条件下,其导电性还有明显的变化;这些特殊的性质就决定了半导体可以制成各种电子器件。
二、本征半导体的晶体结构
将纯净的半导体经过一定的工艺过程制成单晶体,即为本征半导体。晶体中的原子在空间形成排列整齐的点阵,称为晶格。由于相邻原子间的距离很小,因此,相邻的两个原子的一对最外层电子(即价电子)不但各自围绕自身所属的原子核运动,而且出现在相邻原子所属的轨道上,成为共用电子,这样的组合称为共价键结构,如图所示。
三、本征半导体中的两种载流子
晶体中的共价键具有很强的结合力,因此,在常温下,仅有极少数的价电子由于热运动(热激发)获得足够的能量，从而挣脱共价键的束缚变成为自由电子。与此同时,在共价键中留下一个空位置，称为空穴。原子因失掉一个价电子而带正电，或者说空穴带正电。在本征半导体中自由电子与空穴是成对出现的,即自由电子与空穴数目相等,如图所示。这样，若在本征半导体两端外加一电场，则一方面自由电子将产生定向移动，形成电子电流;另一方面由于空穴的存在，价电子将按一定的方向依次填补空穴，也就是说空穴也产生定向移动，形成空穴电流。由于自由电子和空穴所带电荷极性不同，所以它们的运动方向相反，本征半导体中的电流是两个电流之和。
运载电荷的粒子称为载流子。导体导电只有一种载流子，即自由电子导电;而本征半导体有两种载流子，即自由电子和空穴均参与导电，这是半导体导电的特殊性质。
四、本征半导体中载流子的浓度
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。自由电子在运动的过程中如果与空穴相遇就会填补空穴，使两者同时消失，这种现象称为复合。在一定的温度下,本征激发所产生的自由电子与空穴对，与复合的自由电子与空穴对数目相等，故达到动态平衡。换言之，在一定温度下，本征半导体中载流子的浓度是一定的,并且自由电子与空穴的浓度相等。当环境温度升高时，热运动加剧,挣脱共价键束缚的自由电子增多，空穴也随之增多，即载流子的浓度升高，因而必然使得导电性能增强。反之，若环境温度降低，则载流子的浓度降低，因而导电性能变差，可见，本征半导体载流子的浓度是环境温度的函数。理论分析表明，本征半导体载流子的浓度为
式中和分别表示自由电子与空穴的浓度()，T为热力学温度，k为玻尔兹曼常数(),为热力学零度时破坏共价键所需的能量，又称禁带宽度(硅为1.21eV,锗为0.785eV)，是与半导体材料载流子有效质量、有效能级密度有关的常量(硅为,锗为)。
上式表明，当T=0K时，自由电子与空穴的浓度均为零，本征半导体成为绝缘体；在一定范围内，当温度升高时，本征半导体载流的浓度近似按指数曲线升高。在常温下， 即T=300K时，
硅材料的本征载流子浓度：文章来源：https://www.toymoban.com/news/detail-441855.html
锗材料的本征载流子浓度：文章来源地址https://www.toymoban.com/news/detail-441855.html
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