本征激发和载流子的不同作用

晶体的共价键具有很强的结合力，在常温下，本征半导体内部仅有极少数的价电子可以在热运动的激发下，挣脱原子核的束缚而成为晶格中的自由电子，与此同时，在共价键中将留下一个带正电的空位子，称为空穴，如图5-2所示。

图5-1 半导体原子结构示意图

图5-2 本征激发示意图

热运动激发所产生的电子和空穴总是成对出现的，称为电子-空穴对。本征半导体因热运动而产生电子-空穴对的现象称为本征激发。

本征激发所产生的电子-空穴对在外电场的作用下都会作定向移动而形成电流。自由电子的移动与导体中自由电子移动的方式相同，它将形成一个与自由电子移动方向相反的电流。(www.xing528.com)

空穴的移动可以看成是自由电子定向依次填充空穴而形成的，这种填充的作用相当于教室的第一排有一个空位，后排的同学依次往前挪来填充空位，以人为参照系，人填充空位的作用等效于人不动，空位往后走。因空穴带正电，空穴的这种定向移动会形成与空穴运动方向相同的空穴电流。

半导体内部同时存在着自由电子和空穴移动所形成的电流是半导体导电方式的最大特点，也是半导体与金属导体在导电机理上的本质差别。

在电子学基础的课程中把参与导电的物质称为载流子。因为本征半导体内部参与导电的物质有自由电子和空穴，所以本征半导体中有两种载流子，一种是带负电的自由电子，另一种是带正电的空穴。

本征半导体导电能力的大小与本征激发的激烈程度有关，温度越高，由本征激发所产生的电子-空穴对越多，本征半导体内部载流子的数目也越多，本征半导体的导电能力就越强，这就是半导体导电能力受温度影响的直接原因。

本征半导体本征激发的现象还与原子的结构有关，硅的最外层电子离原子核较锗的最外层电子近，所以硅最外层电子受原子核的束缚力较锗的强，本征激发现象比较弱，热稳定性比锗好。