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什么叫做半导体的本征温度 半导体的本征温度是什么?

什么叫做半导体的本征温度

半导体是一种电阻率介于导体和绝缘体之间的材料。在其晶体结构中,有一些电子处于能带中,接受光子能量后可以上升到更高的能带,成为自由电子,起到导电作用。而本征温度就是半导体中的自由电子和空穴数量相等时的温度,也称之为费米温度。

半导体的能带结构

半导体的能带结构是决定其性质的重要因素,能带结构分为价带和导带。价带中填满了价电子,需要消耗一定能量才能进入导带,成为自由电子,导带与价带之间的能隙称为能隙宽度。在绝对零度时,由于所有价电子都处于价带中,导带是空的,半导体不导电。随着温度的上升,一部分电子可以获得充足的热能越过能隙进入导带,成为自由电子,半导体中的可导电子数增加,电导率也随之增加,导致半导体变成导体。

半导体的本征掺杂

半导体在制造时常常掺入少量其他元素,创建半导体中的杂质能带,掺杂的材料与半导体的原子间少电子或多电子,形成 “空穴” 或 “杂质电子” ,从而使得半导体材料的导电性质发生变化。在半导体中掺杂的材料会引入新的能量水平,形成杂质能级,影响局部化,同时会变化费米能级位置。

半导体的本征温度的意义

半导体的本征温度是指价带与导带的费米能级相等的温度。在此温度下,半导体的导电性完全由本征激发决定,此时半导体内部充满了等数量的自由电子和空穴,导电性达到最佳状态。在此温度以上,由于输入能量更多,自由电子数会增加,更多电子离开价带进入导带。在此温度以下,半导体不会成为完美导体,导电性较差。

本征温度是半导体特性的重要参数之一,也是全球文献和标准上公认的参数。对半导体电导性质的研究和应用都需要涉及本征温度。

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