本征半导体与外部半导体

作者: Laura McKinney
创建日期: 7 四月 2021
更新日期: 10 可能 2024
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内容

本征半导体和非本征半导体是广泛用于半导体研究的术语。当我们比较它们的功能时,它们彼此之间有很大不同。本征半导体恰好是真正的半导体,而它们的特殊电导率通常很差,因此它们从未得到广泛应用,而另一方面,非本征半导体通常是三价甚至五价杂质与真正半导体结合的半导体,并且获得非本征半导体。


内容:本征半导体与非本征半导体的区别

  • 什么是本征半导体?
  • 什么是外在半导体?
  • 关键差异

什么是本征半导体?

本征半导体,有时也称为纯半导体。可以将本征半导体(也称为非掺杂半导体或i型半导体)描述为真正的半导体,而没有随后出现的大量掺杂剂变种。因此,电荷载流子的数量取决于材料本身的特定特性,而不是多种杂质。在本征半导体中,激发电子的数量以及空穴的数量通常相等。空穴用p表示,电子用n表示,因此,本征半导体中n = p。

与本征半导体相关的电导率可能是晶体缺陷甚至电子激发的结果。在本征半导体中,导带内的电子数量等于价带内的空穴数量。与诸如硅以及锗之类的半导体相关的导带实际上是空的,并且价带无疑充满了温度非常低的电子。锗以及硅都具有4个价电子。与锗硅相关的每个原子都提供一个以其相邻原子为特征的电子。因此,产生了共价键。因此,锗和硅中没有任何完全自由的电子。因此,它们内部没有任何电力传输。

这些真正的半导体被归类为本征半导体。如果由于热应力而导致通常将纯半导体加热到相当高的温度,则与真正的半导体相关的电子将仅通过粉碎键就变得完全自由。如果电子的能量很大并且直接移动到导带中,则电子可以轻松通过禁带。当电子从价带转换到导带时,通常会发生空度。该空位构成一个孔,并且该间隙也等于正电荷。

什么是外在半导体?

非本征半导体绝对是增强的本征半导体,其具有通过通常称为掺杂的方法另外添加的少量杂质,该方法通常会改变属于该半导体的特定电学性质,并且还提高了其导电性。在半导体材料内部添加杂质(掺杂工艺)可以轻松控制其特定的导电性。掺杂过程会产生与半导体相关的两个基团:称为负型导体的含负电荷的导体,以及称为p型半导体的正电荷的导体。

可以找到尽可能多的元素甚至化合物。硅以及锗将是最典型且最常用的元素半导体。因此,除了Ge之外,还具有某种称为钻石晶格的晶体结构。可以肯定的是,每个单个原子在与典型四面体关联的边缘上都有自己的4个最邻近原子,而该四面体仅靠原子自身居中。除了真正的元素半导体外,许多合金与化合物也恰好是半导体。化合物半导体的主要优点是因为它们为您提供了具有大量能量空间和功能的设备工程师,以确保可以找到符合特定要求的材料。因此,其中一些半导体被称为宽带隙半导体


关键差异

  1. 在本征半导体中,不添加杂质,而在非本征半导体中,添加杂质。
  2. 在本征半导体中,导带中的自由电子等于价带中的空穴数目,而在非本征半导体中,自由电子与空穴永远不相等。
  3. 本征半导体具有低电导率,而非本征半导体具有高电导率。
  4. 本征半导体的电导率取决于温度,但非本征半导体的电导率取决于其掺杂的元素。