本征半导体是完全纯净的晶体材料,其导电性仅由热激发产生的电子-空穴对决定;而高度补偿半导体是同时掺杂施主和受主杂质,但两者浓度接近导致载流子被“抵消”,呈现类似本征半导体的高电阻特性。关键区别在于杂质类型、载流子来源及电阻率变化规律。
- 杂质类型:本征半导体不含任何掺杂元素(如硅、锗的纯净单晶),而高度补偿半导体同时含有施主(如磷)和受主(如硼)杂质,且两者浓度相近()。
- 载流子来源:本征半导体的电子和空穴仅由热激发产生,浓度相等();高度补偿半导体的载流子由未被抵消的净杂质提供,但有效浓度极低()。
- 电阻率表现:本征半导体的电阻率随温度升高单调下降(因热激发主导);高度补偿半导体因杂质散射和电势起伏,电阻率远高于普通掺杂半导体,但温度稳定性较差。
- 能带结构:高度补偿半导体因杂质浓度不均可能导致导带/价带边缘的局部起伏,形成载流子“液滴”;本征半导体的能带结构均匀且禁带宽度固定。
提示:实际应用中,可通过霍尔效应测量载流子类型和浓度,或结合低温电阻率测试区分两者——本征半导体在低温下电阻率趋近无穷大,而高度补偿半导体仍可能残留微量杂质电离的载流子。