基本介紹
- 中文名：本徵載流子
- 外文名：Intrinsic carrier
- 釋義：本徵半導體中的載流子
- 學科：物理
基本概念,與溫度的關係,
基本概念
本徵載流子（Intrinsic carrier）就是本徵半導體中的載流子（電子和空穴），即不是由摻雜所產生出來的載流子。也就是說，本徵載流子是由熱激發——本徵激發所產生出來的，即是價電子從價帶躍遷到導帶而產生出來的；它們是成對產生的，所以電子和空穴的濃度始終相等。
本徵半導體，從物理本質上來說，也就是兩種載流子數量相等、都對導電起同樣大小的半導體。因此，未摻雜的半導體是本徵半導體，但是摻有雜質的半導體在一定條件下也可能成為本徵半導體（只要兩種載流子的濃度相等）。
對於摻有雜質的n型或p型半導體，其中的多數載流子主要就是由雜質電離所提供，而其中的少數載流子則是由本徵激發所產生的。因此，在雜質全電離情況下，多數載流子濃度基本上與溫度無關，但少數載流子則隨著溫度將指數式增大。
與溫度的關係
因為本徵載流子是由本徵激發所產生的，則它的產生與熱激發有關，也與禁頻寬度有關，所以具有以下特點：一是電子濃度=空穴濃度；二是載流子濃度隨著溫度的升高而指數式增大；三是與禁頻寬度有指數函式關係（不同半導體的本徵載流子濃度不同）。本徵載流子濃度ni與溫度T和禁頻寬度Eg的關係為（與雜質無關）
ni = (NcNv)^(1/2) exp[－Eg/(2kT)]
在室溫下，Si的ni=1.0×10^10cm-3，GaAs的ni=1.79×10^6cm-3。
由於本徵載流子濃度ni隨著溫度的升高而指數式增大，故在足夠高的溫度下，對於摻雜的半導體，在較高溫度下，本徵載流子濃度也都將大於雜質所提供的載流子濃度——多數載流子濃度。這就是說，即使是摻雜的半導體（除非摻雜濃度異常高），都將隨著溫度的升高而逐漸轉變為本徵半導體（兩種載流子濃度相等）。這種半導體本徵化的作用，即將導致pn結失效，所以這實際上也就是限制所有半導體器件及其積體電路的最高工作溫度的根本原因；也因此，半導體器件的最高工作溫度也就由半導體的本徵化溫度來穩定。
