1.本征半导体

本征半导体是指化学成分纯净的半导体。制造半导体器件要求半导体材料的纯度达到99.999 999 9%，常称为“9个9”纯度，它在物理结构上呈单晶体形态。电子技术中用得最多的是硅和锗，都是四价元素，它们的外层电子都是4个。其简化原子结构模型如图2.4所示。外层电子受原子核的束缚力最小，成为价电子。物质的性质是由价电子决定的。

图2.4　硅简化原子结构模型

2.本征半导体的共价键结构

本征半导体中各原子之间靠得很近，使原分属于各原子的4个价电子同时受到相邻原子的吸引，分别与周围的4个原子的价电子形成共价键。共价键中的价电子为这些原子所共有，并为它们所束缚，在空间形成排列有序的晶体。硅晶体的空间排列与共价键结构平面示意图如图2.5所示。

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图2.5　硅晶体的空间排列与共价键结构平面示意图

共价键上的两个电子是由相邻原子各用一个电子组成的，这两个电子被称为束缚电子。束缚电子同时受两个原子的约束，如果没有足够的能量，不易脱离轨道。因此，在绝对温度T＝0 K（－273 °C）时，由于共价键中的电子被束缚着，本征半导体中没有自由电子，不导电。只有在激发下，本征半导体才能导电。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4个其他原子位于四面体的顶点，每个原子与其相邻的原子之间形成共价键，共用一对价电子。硅和锗的晶体结构如图2.6和图2.7所示。

图2.6　硅和锗的晶体结构

图2.7　硅和锗的共价键结构