什么是本征半导体？

本征半导体

实际应用最多的半导体是硅和锗，它们原子的最外层电子（价电子）都是四个。完全纯净的、结构完整的半导体，称为本征半导体（晶体结构）。

（1）硅和锗的晶体结构

在硅和锗晶体中，原子按四角形系统组成晶体点阵，每个原子都处在正四面体的中心，而四个其它原子位于四面体的顶点，每个原子与其相临的原子之间形成共价键，共用一对价电子。

（2）本征半导体的导电机理

（a）在绝对0度和没有外界激发时,价电子被共价键束缚，本征半导体中没有可以运动的带电粒子（即载流子），不导电，相当于绝缘体。

（b）在常温下，由于热激发，使一些价电子获得足够的能量而脱离共价键的束缚，成为自由电子，同时共价键上留下一个空位，称为空穴。即出现电子-空穴对。温度越高，本征半导体的导电能力越强，温度是影响半导体性能的一个重要的外部因素，这是半导体的一大特点。

（3）本征半导体的导电机理

在电场力作用下，空穴吸引临近的电子来填补，这样的结果相当于空穴的迁移，而空穴的迁移相当于正电荷的移动，因此认为空穴也是载流子，是带正电的粒子。

在半导体外加电压的作用下，出现两部分电流:自由电子定向移动、空穴的迁移。

本征半导体中由于电子-空穴数量极少，导电能力极低。实用时采用杂质半导体（P型、N型）。

可靠性领域的国际级专家来了，哈哈，先谢不邀。

我来个简单版回答吧，说多了怕哪句话说错，让别人觉得我这个国际级专家名不副实了。

晶体管本身就是一种高度可靠的东西，你知道超净间的标准吗，每立方米的微尘不到1000个。为什么集成电路一直用硅基，而始终不敢用碳基，就是因为硅的本征缺陷浓度极低。还有，关键的制造工艺都是精确到原子级的，就是说生长一层材料都是数着原子数长的，硅片最左边跟最右边的原子数都是相同的。

晶体管也不是一个都不能错，事实上出错是不可避免的，而且硅片面积越大、硅片上每个die（一个硅片上有很多重复单元，每个重复单元叫做die，不知道中文怎么翻译，反正不是“死”。一个die里可以有一款芯片，也可以有多款芯片）面积越大，良率就越低。所以芯片设计时都会有冗余考虑，就是说某些少量晶体管坏了，整体芯片基本没有影响。

即使有冗余设计，往往还是有一定概率出现晶体管坏的太多，导致整个电路不工作的情况。因此硅片上还有die良率的概念，一般都在90%多，基本很少见100%。良率有很多影响因素，比如工艺均匀性，冗余设计是否充分，边缘和中间的差异等。芯片制造完成后都需要测试流程，把失效的芯片剔除出去，这样你看到的芯片就都是好的了。

剔除的芯片也不一定就扔了。举个例子，intel生产了8核的高端CPU，然后测试的时候发现有10%的芯片坏了1~2个核，那么intel的做法就是把两个核屏蔽掉，然后对外宣称卖一些6核的中端CPU。反正用户也感受不到用的是真6核还是“8-2”的假6核。

更bt的例子就是存储器。存储器制造完成后的良率都很差，因此都需要测试、屏蔽坏块。所以你会发现，买到的存储器实际可用容量都比标称的小（当然这里面还有一部分存储空间被用来干别的了），而且完全相同型号相同批次的存储器产品，刚刚买来时的实际可用容量就各不相同。

在本征半导体中加入五价元素可形成n型半导体。本征半导体中加入磷、锑、砷元素可形成N型半导体，加入的都是5价元素。

本征半导体是指完全不含杂质且无晶格缺陷的纯净半导体，一般是指其导电能力主要由材料的本征激发决定的纯净半导体。典型的本征半导体有硅（Si）、锗（Ge）及砷化镓（GaAs）等。n型半导体也称为电子型半导体。N型半导体即自由电子浓度远大于空穴浓度的杂质半导体。

半导体

在绝对零度温度下，半导体的价带是满带，受到光电注入或热激发后，价带中的部分电子会越过禁带进入能量较高的空带，空带中存在电子后成为导带，价带中缺少一个电子后形成一个带正电的空位，称为空穴，导带中的电子和价带中的空穴合称为电子空穴对。

上述产生的电子和空穴均能自由移动，成为自由载流子，它们在外电场作用下产生定向运动而形成宏观电流，分别称为电子导电和空穴导电。在本征半导体中，这两种载流子的浓度是相等的。随着温度的升高，其浓度基本上是按指数规律增长的。

半导体实验

导带中的电子会落入空穴，使电子空穴对消失，称为复合。复合时产生的能量以电磁辐射或晶格热振动的形式释放。在一定温度下，电子空穴对的产生和复合同时存在并达到动态平衡，此时本征半导体具有一定的载流子浓度，从而具有一定的电导率。

加热或光照会使半导体发生热激发或光激发，从而产生更多的电子空穴对，这时载流子浓度增加，电导率增加。半导体热敏电阻和光敏电阻等半导体器件就是根据此原理制成的。常温下本征半导体的电导率较小，载流子浓度对温度变化敏感，所以很难对半导体特性进行控制，因此实际应用不多。

P型半导体

N型半导体，以电子为多数载流子的半导材料，n为negative（负）之意。n型半导体是通过引入施主型杂质而形成的。在纯半导体材料中掺入杂质，使禁带中出现杂质能级，若杂质原子能给出电子的，其能级为施主能级，该半导体为n型半导体。

如将V族元素砷杂质加入到IV族半导体硅中。它能改变半导体的导电率和导电类型。对n型半导体，电子激发进入导带成为主要载流子。例如，掺入第15（VA）族元素（磷、砷、锑、铋等）的硅与锗。

---