本征半导体与参杂半导体有什么不同

Question

如题所述

Answer 1

本征半导体（纯净半导体）： 本征半导体是指未经掺杂或参杂的纯净半导体材料。这些半导体材料通常是高纯度的硅（Si）或锗（Ge）等。在本征半导体中，电子数量等于空穴数量，即自由电子和空穴是以相等的数量存在的。在室温下，这些半导体材料的电导率相对较低，因为温度升高会增加载流子（自由电子和空穴）的数量，从而增强其导电性能。

参杂半导体（掺杂半导体）： 参杂半导体是通过在本征半导体材料中加入少量的杂质元素而形成的。掺杂分为P型和N型两种。P型半导体是通过掺杂三价元素（如硼、铝等）而形成的，它会在晶体中引入空穴。N型半导体是通过掺杂五价元素（如磷、砷等）而形成的，它会在晶体中引入额外的自由电子。掺杂半导体的导电性能明显高于本征半导体，因为掺杂增加了载流子的数量，从而增强了电导率。

Answer 2

本征半导体(intrinsic semiconductor)
没有掺杂且无晶格缺陷的纯净半导体称为本征半导体。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。

本征半导体-特点
这种由于电子-空穴对的产生而形成的混合型导电称为本征导电。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。

相对而言，本征半导体中载流子数目极少，导电能力仍然很低。但如果在其中掺入微量的杂质，所形成的杂质半导体的导电性能将大大增强。由于掺入的杂质不同，杂质半导体可以分为N型和P型两大类。
N型半导体中掺入的杂质为磷或其他五价元素，磷原子在取代原晶体结构中的原子并构成共价键时，多余的第五个价电子很容易摆脱磷原子核的束缚而成为自由电子，于是半导体中的自由电子数目大量增加，自由电子成为多数载流子，空穴则成为少数载流子。
P型半导体中掺入的杂质为硼或其他三价元素，硼原子在取代原晶体结构中的原子并构成共价键时，将因缺少一个价电子而形成一个空穴，于是半导体中的空穴数目大量增加，空穴成为多数载流子，而自由电子则成为少数载流子。
注意，不论是N型半导体还是P型半导体，虽然都有一种载流子占多数，但整个晶体仍然是不带电的。