半导体物理导论：深入理解载流子行为
在半导体的奇妙世界里，载流子的定性描述是理解其特性的关键。让我们一起探索本征与非本征半导体的差异，以及它们如何影响半导体的导电性能。
本征半导体，就像未加调料的纯正原料，未掺杂任何杂质。当加入施主(Donor)或受主(Acceptor)杂质时，我们便进入了非本征半导体的领域。N型半导体通过施主杂质的引入，电子数量增多（n型半导体，n>p），电子是主导的多子，空穴则是少子。相反，P型半导体则通过受主杂质增多，空穴成为多子，而电子是少子。
在无外界影响的热平衡状态下，半导体处于静态平衡，电子浓度(n0)和空穴浓度(p0)恒定。然而，一旦外部条件改变，如温度或电场，半导体便进入非平衡态，载流子浓度相应调整。
杂质能级的介入，改变了半导体的内在结构。杂质能级上的电子和空穴是半导体行为的关键因素，它们决定了多子和少子的产生。杂质的补偿，如PN结，通过电子和空穴的复合影响半导体的电阻率和导电类型。
3.4.1 本征激发虽然本征半导体导电性较弱，但其内能激发机制是电子和空穴成对出现的基础。然而，由于激发能量不足，本征半导体在300K时的载流子浓度相对稀少。
3.4.2 施主激发与受主激发施主能级的电子跃迁至导带，是提升半导体导电性的关键，而受主激发则相反。这两种杂质激发机制，通过改变费米能级位置，决定了半导体的导电类型。
通过观察能带图，我们可以清晰地看到费米能级的位置，它直接指示了半导体的导电性。费米能级离禁带中心越远，半导体的导电性越强。
3.6.1 直接复合与间接复合直接复合主要在直接能隙半导体中发生，而间接复合则涉及声子的参与，使得电光转换效率降低。低温下，纳米半导体的激子复合现象尤其引人关注。
3.6.5 俘获与陷阱效应深能级杂质作为陷阱，能够俘获电子或空穴，施主和受主能级也参与这种过程，影响载流子的复合行为。
深入理解这些原理，有助于我们更好地解析半导体的性能，以及如何通过杂质工程优化其特性。让我们继续探索这个充满奥秘的半导体世界吧！