本征半导体中的两种载流子

本征半导体载流子
1. 什么是本征半导体
本征半导体是指没有掺杂杂质的半导体材料，其电子与空穴的浓度完全相等。

由于在本征半导体中，电子与空穴的数量相等，因此其导电性质比较特殊，可以在外加电场或光照作用下发生电子与空穴的复合，产生电流。

2. 本征半导体的载流子
在本征半导体中，载流子主要包括电子和空穴。

电子是带负电的粒子，空穴是带正电的粒子。

在本征半导体中，电子和空穴的数量相等，因此其导电性质特殊。

3. 本征半导体的电导率
本征半导体的电导率是由其载流子浓度决定的。

在本征半导体中，电子浓度与空穴浓度相等，因此其电导率比较低。

但是，在外加电场或光照作用下，会产生电子与空穴的复合，从而增加载流子浓度，提高电导率。

4. 本征半导体的应用
本征半导体在半导体器件中有着重要的应用，如晶体管、太阳能电池等。

在晶体管中，本征半导体被用作基底材料，提供支撑和导电功能。

在太阳能电池中，
本征半导体则被用作光电转换材料，将光能转化为电能。

总之，本征半导体作为一种特殊的半导体材料，其载流子和电导率等性质与掺杂半导体有所不同，但在半导体器件中有着重要的应用。

本征半导体材料的特点
本征半导体指的是在室温下的纯净材料，例如硅和锗等，它们具有许多独特的
特点和性质。

本文将探讨本征半导体材料的几个重要特点。

1. 电导率受温度影响
本征半导体的电导率随温度变化而变化。

晶体中的载流子浓度高度依赖于温度。

随着温度升高，原子振动剧烈，导致晶格缺陷生成，影响载流子的迁移能力，从而影响电导率。

2. 载流子类型
本征半导体的载流子类型取决于其能带结构。

在常见的硅和锗中，由于它们的
能带结构，电子是主要的载流子。

这意味着电流是通过电子的移动而产生的。

3. 光电特性
本征半导体材料还具有光电特性，即当受到光照射时，能够吸收光子并生成电
子和空穴对。

这些电子和空穴对可以在半导体材料中移动，从而产生电流。

这是半导体材料在光电器件中被广泛应用的原因之一。

4. 禁带宽度
本征半导体材料具有禁带宽度，即导带和价带之间的能隙。

这个能隙决定了半
导体材料的电导率和光电性能。

对于硅、锗等常见材料，它们的禁带宽度在可见光范围之外，因此它们通常是透明的。

5. 温度稳定性
与金属相比，本征半导体材料具有更好的温度稳定性。

他们通常可以在更宽的
温度范围内工作而不会失去其半导体性质。

这使得半导体器件在各种环境条件下都能可靠工作。

综上所述，本征半导体材料具有许多独特的特点和性质，这些特点使其在电子
学和光电学领域中得到广泛的应用和研究。

通过深入了解这些特点，我们可以更好地利用本征半导体材料的性能，推动半导体技术的发展和应用。

本征半导体中的两种载流子
本征激发
在室温下，本征半导体共价键中的价电子获得足够的能量，挣脱共价键的束缚进入导带，成为自由电子，在晶体中产生电子-空穴对的现象称为本征激发。

空穴
在本征激发中，价电子成为自由电子后共价键上留下空位，这个空位称为空穴。

空穴是一个带正电的粒子，其电量与电子相等，电极性相反，在外加电场作用下，可以自由地在晶体中运动，它和自由电子一样可以参加导电。

空穴、电子导电机理
由于共价键出现了空穴，在外加电场或其他因素的作用下，邻近价电子就可填补到这个空位上，而在这个电子原来的位置上又留下新的空位，以后其他电子又可转移到这个新的空位。

这样就使共价键中出现一定的电荷迁移。

空穴的移动方向和电子移动的方向是相反的。

习题一一、判断题1．金属都是靠自由电子导电（√ ）。

2．半导体主要靠空穴导电（⨯）。

3．常温下，本征半导体的两种载流子的数量都很少，所以导电性能很差（√ ）。

4．在半导体中掺入其它物质就称杂质半导体（⨯）。

5．在本征半导体中掺入微量的三价元素硼，就成为N型半导体（⨯）。

6．采用不同的掺杂工艺，将N型半导体和P型半导体制作在同一块硅片上，在两者交界面形成PN结（√）。

7．半导体不具有热敏特性（⨯）。

8．从PN结两个杂质半导体分别引出电极，再以合适的形式封装起来，即为二极管（√）。

9．二极管在正向导通时，管压降为0.7V左右（⨯）。

10．二极管一旦正向导通，其正向管压降变化范围较小，但电流变化却很大（√ ）。

11．点接触型二极管，其结电容小，工作频率高，适合于高频电路和小功率整流（√）。

12．从PN结的结面积大，通过的电流也越大（√）。

13．变容二极管是点接触型二极管（√）。

14．稳压二极管一旦击穿就损坏了（⨯）。

15．稳压二极管按材料分有硅管和锗管（⨯）。

16．稳压二极管正向导通时同普通二极管的功能和压降基本一样（√）。

17．用数字万用表检测发光二极管同检测普通二极管的方法相同（⨯）。

18．反向漏电流是指二极管在规定的温度和最高反向电压作用下，流过二极管的反向电流（√）。

19．温度对锗管和硅管具有相同影响力，即温升相同反向电流变化一样大（⨯）。

20．所有的晶体管都是双极型晶体管（⨯）。

21．晶体管最主要的功能是电流放大作用（⨯）。

22．晶体管包含两个PN结，NPN型共用P极，PNP型共用N极，所以晶体管也称共阳极和共阴极双二极管（⨯）。

23．晶体管工作时发热主要集中在基区（⨯）。

24．晶体管有两个PN结，它们和二极管的单向导电特性一样，在检测晶体管时可以把晶体管视作两个共基极的二极管（√ ）。

25．要使晶体管具有正常的电流放大作用，必须在其发射结加正向电压，在集电结加反向电压——这是对NPN型管来说的，不适合于对PNP型管（⨯）。

半导体物理学名词解释1、直接复合：电子在导带与价带间直接跃迁而引起非平衡载流子的复合。

2、间接复合：指的是非平衡载流子通过复合中心的复合。

3、俄歇复合：载流子从高能级向低能级跃迁发生电子-空穴复合时，把多余的能量传给另一个载流子，使这个载流子被激发到能量更高的能级上去，当它重新跃迁回到低能级时，多余的能量常以声子的形式放出，这种复合称为俄歇复合，显然这是一种非辐射复合。

4、施主杂质：V族杂质在硅、锗中电离时，能够施放电子而产生导电电子并形成正电中心，称它们为施主杂质或n型杂质。

5、受主杂质：Ⅲ族杂质在硅、锗中能够接受电子而产生导电空穴，并形成负点中心，所以称它们为受主杂质或p型杂质。

6、多数载流子：半导体材料中有电子和空穴两种载流子。

在N 型半导体中,电子是多数载流子, 空穴是少数载流子。

在P型半导体中,空穴是多数载流子,电子是少数载流子。

7、能谷间散射：8、本征半导体：本征半导体就是没有杂质和缺陷的半导体。

9、准费米能级：半导体中的非平衡载流子，可以认为它们都处于准平衡状态（即导带所有的电子和价带所有的空穴分别处于准平衡状态）。

对于处于准平衡状态的非平衡载流子，可以近似地引入与Fermi能级相类似的物理量——准Fermi能级来分析其统计分布；当然，采用准Fermi能级这个概念，是一种近似，但确是一种较好的近似。

基于这种近似，对于导带中的非平衡电子，即可引入电子的准Fermi能级；对于价带中的非平衡空穴，即可引入空穴的准Fermi能级。

10、禁带：能带结构中能态密度为零的能量区间。

11、价带：半导体或绝缘体中，在绝对零度下能被电子沾满的最高能带。

12、导带：导带是自由电子形成的能量空间，即固体结构内自由运动的电子所具有的能量范围。

13、束缚激子：等电子陷阱俘获载流子后成为带电中心，这一中心由于库仑作用又能俘获另一种带电符号相反的载流子从而成为定域激子，称为束缚激子。

14、浅能级杂质：在半导体中、其价电子受到束缚较弱的那些杂质原子，往往就是能够提供载流子（电子或空穴）的施主、受主杂质，它们在半导体中形成的能级都比较靠近价带顶或导带底，因此称其为浅能级杂质。

半导体载流子种类
半导体是一种具有特殊导电性质的材料，它具有介于导体和绝缘体之间的特性。

半导体的导电能力主要依靠载流子来实现，而载流子的种类又决定了半导体的电性能。

在半导体中，主要有两种载流子：电子和空穴。

电子是带负电荷的粒子，它是半导体中的主要载流子。

当半导体受到外界激发时，电子会从价带跃迁到导带，形成自由电子。

自由电子的移动形成了电流，是半导体器件正常工作的基础。

空穴是带正电荷的粒子，它是半导体中的另一种载流子。

当电子从价带跃迁到导带时，留下了一个空缺，称为空穴。

空穴在半导体中运动的方式与电子相反，它们以相反的方向移动。

空穴的运动也能形成电流，为半导体器件的工作提供支持。

电子和空穴的存在使得半导体具有很多特殊的性质。

例如，半导体材料的导电性能可以通过外界控制来改变，这就是半导体器件的基本原理。

通过控制电子和空穴的数量和运动方向，我们可以实现半导体器件的开关、放大、存储等功能。

除了电子和空穴，半导体中还存在其他一些特殊的载流子。

例如，杂质能级上的载流子，如掺杂半导体中的杂质离子。

这些载流子的特性也会对半导体器件的性能产生影响。

半导体中的载流子种类多种多样，其中最主要的是电子和空穴。

它
们的存在和运动使得半导体器件具有了丰富的功能和广泛的应用。

通过深入了解半导体载流子的特性，我们可以更好地理解和应用半导体技术，推动科技的发展。

习题解答【1-1】填空：1．本征半导体是，其载流子是和。

两种载流子的浓度。

2．在杂质半导体中，多数载流子的浓度主要取决于，而少数载流子的浓度则与有很大关系。

3．漂移电流是在作用下形成的。

4．二极管的最主要特征是，与此有关的两个主要参数是和。

5．稳压管是利用了二极管的特征，而制造的特殊二极管。

它工作在。

描述稳压管的主要参数有四种，它们分别是、、、和。

6．某稳压管具有正的电压温度系数，那么当温度升高时，稳压管的稳压值将。

7．双极型晶体管可以分成和两种类型，它们工作时有和两种载流子参与导电。

8．场效应管从结构上分成和两种类型，它的导电过程仅仅取决于载流子的流动；因而它又称做器件。

9．场效应管属于控制型器件，而双极型晶体管是控制型器件。

10．当温度升高时，双极性晶体管的β将，反向饱和电流I CEO将，正向结压降U BE将。

11．用万用表判断电路中处于放大状态的某个晶体管的类型与三个电极时，测出最为方便。

12．晶体管工作有三个区域，在放大区时，应保证和；在饱和区，应保证和；在截止区，，应保证和。

13．当温度升高时，晶体管的共射输入特性曲线将，输出特性曲线将，而且输出特性曲线之间的间隔将。

解：1.完全纯净的半导体，自由电子，空穴，相等。

2.杂质浓度，温度。

3.少数载流子，(内)电场力。

4.单向导电性，正向导通压降U F和反向饱和电流I S。

5.反向击穿特性曲线陡直，反向击穿区，稳定电压（U Z），工作电流（I Emin），最大管耗（P Zmax）和动态电阻（r Z）6.增大;7.NPN，PNP，自由电子，空穴(多子，少子)。

8.结型，绝缘栅型，多数，单极型。

9.电压，电流。

10.变大，变大，变小。

11.各管脚对地电压;12.发射结正偏，集电结反偏；发射结正偏，集电结正偏；发射结反偏，集电结反偏。

13.左移，上移，增大.。

【1-2】在图1-2的各电路图中，E =5V ，u i =10t ωsin V ，二极管D 视为理想二极管，试分别画出输出电压u o 的波形。