本征半导体和外延半导体的区别

半导体器件广泛应用于电子领域。半导体是一种电阻率介于导体和绝缘体之间的物质。半导体具有负温度系数。半导体的电阻随温度降低而增加，反之亦然。当向半导体中添加合适的金属杂质时，其导电性能会发生变化。

在本文中，我们将重点介绍本征半导体和外延半导体之间的主要区别，并考虑掺杂水平、电导率、电荷密度等不同的参数。

什么是本征半导体？

纯净形式的半导体材料称为本征半导体。因此，本征半导体是化学纯净的，即不含杂质。

对于本征半导体，载流子（即空穴和电子）的数量由半导体材料本身的特性决定，而不是由杂质决定。此外，在本征半导体中，自由电子的数量等于空穴的数量。本征半导体的常见例子是锗（Ge）和硅（Si）。

什么是外延半导体？

当向本征半导体中添加少量化学杂质时，得到的半导体材料称为外延半导体。外延半导体也称为掺杂半导体。在纯半导体中添加杂质的过程称为掺杂。半导体的掺杂会提高其电导率。

根据掺杂类型，外延半导体分为两种类型，即N型半导体和P型半导体。当向本征半导体中添加五价杂质时，得到的半导体称为N型半导体。另一方面，当向纯半导体中添加三价杂质时，得到的半导体称为P型半导体。

本征半导体和外延半导体的区别

下表重点介绍了本征半导体和外延半导体之间的主要区别：

参数本征半导体外延半导体
定义纯净形式的半导体称为本征半导体。当向本征半导体中添加化学杂质时，得到的半导体称为外延半导体。
类型本征半导体没有分类。根据添加的杂质，外延半导体分为两种类型，即P型半导体和N型半导体。
掺杂对于本征半导体，没有掺杂或添加杂质。在外延半导体中，进行掺杂，即在纯半导体中添加少量杂质。
载流子密度在本征半导体中，电子的数量等于空穴的数量。对于外延半导体，空穴和电子的数量不相等。在P型半导体中，空穴多于电子，而在N型半导体中，电子多于空穴。
电导率本征半导体的电导率较低。外延半导体具有较高的电导率。
电导率的依赖性本征半导体的电导率仅取决于温度。外延半导体的电导率取决于温度以及添加的杂质量。
0开尔文时的电导率本征半导体在0开尔文温度下不导电。外延半导体在0开尔文温度下导电。
载流子产生的原因在本征半导体中，载流子仅由热激发产生。对于外延半导体，载流子由热激发以及添加到半导体中的化学杂质产生。
工作温度本征半导体的工作温度较低。外延半导体的工作温度较高。
费米能级在0开尔文时，本征半导体的费米能级正好位于导带和价带之间。在0开尔文时，外延半导体的费米能级取决于半导体的类型，即对于N型半导体，它更靠近导带，而在P型半导体中，它更靠近价带。
载流子比率在本征半导体中，多数载流子和少数载流子的比率为1。对于外延半导体，多数载流子和少数载流子的比率不为1。
例子纯硅和锗的晶体形式是本征半导体的例子。外延半导体的例子是掺杂了As、P、Bi、Sb、In、B、Al等化学杂质的纯硅和锗。

结论

从以上比较可以得出结论，本征半导体在许多方面（如电荷密度、掺杂、类型、电导率等）与外延半导体有很大的不同。

更新于： 2023年10月31日

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