本征半导体的定义与特性

本征半导体是指结构完整且纯净的半导体，通常指的是像单晶硅这样的材料。在绝对零度温度下，半导体的价带是满带，这意味着所有的价电子都填充在价带中。当半导体受到光电注入或热激发时，价带中的部分电子会获得足够的能量越过禁带进入能量较高的导带，形成自由电子。与此同时，价带中留下一个空位，被称为空穴。导带中的电子和价带中的空穴都能够自由移动，并在外电场的作用下产生定向运动，形成宏观电流，这就是所谓的电子导电和空穴导电。这种由于电子-空穴对的产生而形成的混合型导电被称为本征导电。

本征半导体的载流子

在本征半导体中，自由电子和空穴是两种主要的载流子。自由电子是由于热运动而挣脱共价键束缚的价电子，它带负电。空穴则是由于价电子离开后留下的空位，被视为带正电。在外加电场的作用下，自由电子和空穴都会定向移动，从而形成电流。当自由电子和空穴相遇时，自由电子可能会填入空穴，这个过程称为复合，结果是一对载流子消失。

温度对本征半导体的影响

本征激发与温度密切相关，温度越高，价电子获得的能量越大，就越有可能脱离共价键的束缚，导致本征激发增强，载流子浓度增加，导电性也随之提高。相反，在低温条件下，本征激发减弱，载流子浓度降低，因此本征半导体的导电性能变差，几乎可以被视为绝缘体。这是因为本征半导体本身的导电性并不强，所以在实际应用中，半导体通常是掺杂过的，以增强其导电能力。

本征半导体的实际应用

尽管本征半导体在实际应用中较为罕见，因为其导电性较弱，但通过掺杂其他元素，可以显著提高其导电能力。掺杂后的半导体分为N型半导体和P型半导体，它们在电子器件中有广泛的应用。N型半导体通过掺入五价元素，提供了额外的自由电子；而P型半导体则通过掺入三价元素，产生了额外的空穴。这些掺杂半导体的导电性能远超本征半导体，因此在现代电子技术中占据重要地位。

综上所述，本征半导体是纯净且结构完整的半导体，其导电性能依赖于温度和是否存在载流子。虽然本征半导体本身导电性不强，但通过掺杂可以制备出性能优越的掺杂半导体，广泛应用于各种电子设备中。