本征半导体的导电特性及应用

半导体的导电能力介于导体和绝缘体之间。用得最多的半导体是锗和硅，都是四价元素。将锗或硅材料提纯后形成的完全纯净、具有完整晶体结构的半导体就是本征半导体，其结构如图7-1所示。

半导体的导电能力在不同条件下有很大差别。一般来说，本征半导体相邻原子间存在稳固的共价键，导电能力并不强。但有些半导体在温度增高、受光照等条件下，导电能力会大大增强，利用这种特性可制造热敏电阻、光敏电阻等器件。更重要的是，在本征半导体中掺入微量杂质后，其导电能力就可增加几十万乃至几百万倍，利用这种特性就可制造二极管、晶体管等半导体器件。

半导体的这种与导体和绝缘体截然不同的导电特性是由它的内部结构和导电机理决定的：在半导体价键结构中，价电子（原子的最外层电子）不像在绝缘体（8价元素）中那样被束缚得很紧，在获得一定能量（温度增高、受光照等）后，即可摆脱原子核的束缚（电子受到激发），成为自由电子时共价键中留下的空位称为空穴，如图7-2所示。

图7-1 本征半导体结构示意(www.xing528.com)

图7-2 本征半导体中的自由电子和空穴

在外电场的作用下，半导体中将出现两部分电流：一是自由电子作定向运动形成的电子电流，另一是仍被原子核束缚的价电子（不是自由电子）递补空穴形成的空穴电流。也就是说，在半导体中存在自由电子和空穴两种载流子，这是半导体和金属在导电机理上的本质区别。

本征半导体中的自由电子和空穴总是成对出现，同时又不断复合，在一定温度下达到动态平衡，载流子便维持一定数目。温度越高，载流子数目越多，导电性能也就越好。所以，温度对半导体器件性能的影响很大。载流子就是能运载电荷做定向移动并形成电流的粒子。