为什么说本征半导体在低温时是绝缘体?

物理答案 2023-04-27

问题描述：

为什么说本征半导体在低温时是绝缘体?

最佳答案：

本征半导体是指结构完整的纯净的半导体（譬如单晶硅）
本征半导体在一定温度下,原子最外层电子有可能脱离共价键的束缚,从而成为自由电子,留下一个原来束缚电子的地方,叫空穴,电子带负电荷,空穴带正电荷（原来电中性的原子少了一个电子,带正电荷,我们也就叫空穴带正电荷了）
脱离束缚的电子（自由电子）的移动可以导电,空穴周围的价电子（注意是价电子,不是脱离束缚的自由电子）填补空穴,又会形成空穴的移动（价电子移动,空穴向相反方向移动）,所以本征半导体中自由电子和空穴都是带电荷的可移动的粒子,称为载流子（所谓载流子就是在外加电场下能做定向运动的粒子,也就是说有载流子的物质才能导电）.上述产生电子空穴对的过程叫本征激发,自由电子与空穴重新结合称为载流子的复合.当本征激发与载流子复合的速率达到动态平衡时,本征半导体内载流子浓度就固定不变.
本征激发与温度有关,温度越高,价电子获得能量越大,就越可能脱离共价键束缚,本征激发就越强,载流子浓度就越高,导电性就越好,而在低温时,本证激发弱,载流子浓度低,所以可以将本征半导体看作绝缘体.本征激发受温度影响很大,而且本征半导体本身的导电性就不强,所以实际中的半导体都不是本征半导体,而是掺杂半导体.