本征半导体的基本特征可归纳为以下四点,结合权威信息源整理如下:
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纯净无杂质
本征半导体是纯净的、无杂质原子掺杂的晶体,仅由构成其基本结构的原子组成,具有高度有序的晶体结构。
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共价键结构
以硅、锗为例,原子通过共价键形成稳定的三维晶格结构,每个原子与周围4个原子共享价电子,形成满8电子的稳定结构。这种共价键限制了电子的移动性。
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载流子浓度低
在绝对零度时,本征半导体中自由电子和空穴浓度极低(电子浓度=空穴浓度),导电性接近绝缘体。温度升高或光照激发后,价电子可跃迁至导带形成自由电子-空穴对,但复合率较高。
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温度敏感性与带隙特性
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温度依赖性 :温度升高,价电子热运动加剧,载流子浓度随指数增长,导电性显著提升。
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带隙决定导电性 :硅的带隙约1.1eV,锗约0.67eV,直接带隙材料(如砷化镓)在光电器件中应用更优。
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总结 :本征半导体依赖外部能量激发载流子,需通过掺杂或光照实现实用化,其特性由晶体结构和材料参数共同决定。