本征半导体与非本征半导体的核心区别在于是否掺杂:前者是纯净无杂质的理想材料,导电性由热激发的电子-空穴对主导;后者通过掺杂微量杂质(如磷或硼)显著改变导电性能,形成以电子(N型)或空穴(P型)为主的载流子体系,这是现代半导体器件的基础。
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导电机制差异
本征半导体的导电性依赖热激发产生的电子-空穴对,两者浓度相等,电阻率较高且随温度变化明显。非本征半导体通过掺杂引入施主(如五价磷)或受主(如三价硼)杂质,分别形成以自由电子(N型)或空穴(P型)为主的载流子,导电性显著增强且可控性更高。 -
能带结构变化
本征半导体的费米能级位于禁带中央,导带与价带间仅通过热激发跃迁。掺杂后,非本征半导体的费米能级靠近导带底(N型)或价带顶(P型),杂质能级(施主能级或受主能级)的引入大幅降低了载流子激发所需的能量。 -
应用场景对比
本征半导体因导电性不稳定,实际应用极少;非本征半导体通过调控掺杂类型和浓度,可制成二极管、晶体管等核心器件,实现整流、放大等功能,是集成电路和光电器件的物质基础。 -
温度依赖性
本征半导体的载流子浓度随温度指数级增长,高温下易失控;非本征半导体在室温附近载流子浓度主要由掺杂决定,温度稳定性更好,但高温时可能因本征激发占主导而失效。
提示:理解两者差异是掌握半导体物理的关键,实际器件中非本征半导体的掺杂工程直接决定了性能边界,而本征半导体更多作为理论模型存在。