本徵半導體

本徵半導體

本徵半導體(intrinsic semiconductor))完全不含雜質且無晶格缺陷的純淨半導體稱為本徵半導體。但實際半導體不能絕對的純淨,此類半導體稱為雜質半導體。本徵半導體一般是指其導電能力主要由材料的本徵激發決定的純淨半導體。更通俗地講,完全純淨的、不含雜質的半導體稱為本徵半導體或I型半導體。主要常見代表有矽、鍺這兩種元素的單晶體結構。

基本信息

概述

自由載流子:電子-模型圖自由載流子:電子-模型圖

本徵半導體(intrinsic semiconductor)
在絕對零度溫度下,半導體的價帶(valence band)是滿帶(見能帶理論),受到光電注入或熱激發後,價帶中的部分電子會越過禁帶(forbidden band/band gap)進入能量較高的空帶,空帶中存在電子後成為導帶(conduction band),價帶中缺少一個電子後形成一個帶正電的空位,稱為空穴(hole),導帶中的電子和價帶中的空穴合稱為電子 - 空穴對。上述產生的電子空穴均能自由移動,成為自由載流子(free carrier),它們在外電場作用下產生定向運動而形成巨觀電流,分別稱為電子導電和空穴導電

特點

電磁輻射(發射光子photon)-模型圖電磁輻射(發射光子photon)-模型圖

這種由於電子-空穴對的產生而形成的混合型導電稱為本徵導電。導帶中的電子會落入空穴,使電子-空穴對消失,稱為複合(recombination)。複合時產生的能量以電磁輻射(發射光子photon)或晶格熱振動(發射聲子phonon)的形式釋放。在一定溫度下,電子 - 空穴對的產生和複合同時存在並達到動態平衡,此時本徵半導體具有一定的載流子濃度,從而具有一定的電導率。加熱或光照會使半導體發生熱激發或光激發,從而產生更多的電子 - 空穴對,這時載流子濃度增加,電導率增加。半導體熱敏電阻和光敏電阻等半導體器件就是根據此原理製成的。常溫下本徵半導體的電導率較小,載流子濃度對溫度變化敏感,所以很難對半導體特性進行控制,因此實際套用不多。

缺點

缺點:載流子少,導電性差,溫度穩定性差!

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