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本征载流子浓度

自由电子和自由空穴的平衡浓度

本征载流子浓度（Intrinsic carrier concentration）为本征半导体材料中自由电子和自由空穴的平衡浓度，常用值为300K时的浓度值。

简介
电流实际上表征了电荷流动的速度。在半导体中有两种类型的载流子电荷：电子和空穴。它们均对电流有贡献。因为半导体中的电流很大程度上取决于导带电子和价带空穴的数目，所以这些载流子的浓度是半导体的一个重要参数。在理想的本征半导体中，导带中的电子浓度值（ ）等于价带中的空穴浓度值（ ）,通常简单地用 来表示本征载流子浓度。
公式推算
本征半导体的费米能级称为本征费米能级，或 。
为导带电子的热平衡浓度：
为价带空穴的热平衡浓度：
若将上二式相乘，则有：
或
其中为禁带宽度，k为玻尔兹曼常数。对于给定的半导体，当温度恒定时，为定值，与费米能级无关。
补充说明
T=300K时，硅的本征载流子浓度可由上式推出。时，由上式计算出的值为。而T=300K时，硅的公认值约为。这一差异可能来自以下这些原因：首先，有效质量是由低温下进行的回旋共振实验测定的。既然有效质量为实验测定值，而且它是粒子在晶体中运动情况的度量，那么这个参数就可能与温度有关。其次，半导体的状态密度函数是由三维无限深势阱中的电子模型推广出来的。这个理论函数可能与实验结果不十分吻合。
温度依赖关系
本征载流子浓度强烈依赖于温度变化。右图显示了利用上式得到的硅、砷化镓和锗中关于温度的函数曲线图。如图1所示，对于这些半导体材料，随着温度在适度范围内变化，的值可以很容易地改变几个数量级。
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