本质载子浓度英文解释翻译、本质载子浓度的近义词、反义词、例句

英语翻译：

【电】 intrinsic coercive force; intrinsic concentration

分词翻译：

本质的英语翻译：

essence; genius; inbeing; essentiality; substance
【医】 entity

载子浓度的英语翻译：

【电】 carrier concentration

专业解析

本质载子浓度（Intrinsic Carrier Concentration）是半导体物理学中的核心概念，指纯净、无掺杂的本征半导体在热平衡状态下，单位体积内自由电子（n₀）与空穴（p₀）的浓度。该浓度仅由半导体材料的固有属性（如禁带宽度）和温度决定，满足关系式 ( n_i = sqrt{N_c N_v}e^{-E_g/(2kT)} )，其中 ( n_i ) 即本质载子浓度。其核心特征如下：

一、术语定义与物理意义

汉英对照解析
- 本质/本征（Intrinsic）：指半导体纯净无杂质，载流子由热激发产生，非掺杂引入。
- 载子（Carrier）：即载流子，包括导带中的自由电子（Electrons）和价带中的空穴（Holes）。
- 浓度（Concentration）：单位体积内的载流子数目（cm⁻³）。
  来源：经典教材《半导体物理学》（刘恩科等著）
物理本质
本征半导体中，价带电子吸收热能跃迁至导带，形成电子-空穴对。本质载子浓度 ( n_i ) 是电子浓度 ( n_0 ) 与空穴浓度 ( p_0 ) 的平衡值（( n_0 = p_0 = n_i )），反映材料自发产生载流子的能力。

二、关键影响因素与公式

禁带宽度（( E_g ))
- ( E_g ) 越大，电子跃迁难度越高，( n_i ) 越低。例如：
  - 硅（Si, ( E_g = 1.12text{eV} ), 300K时 ( n_i approx 1.5 times 10^{10}text{cm}^{-3} ))
  - 砷化镓（GaAs, ( E_g = 1.42text{eV} ), ( n_i approx 2.1 times 10^{6}text{cm}^{-3} ))。
    来源：S. M. Sze, 《半导体器件物理》
温度（( T ))
- ( n_i ) 随温度指数级增长：
  $$ n_i = N_c N_v e^{-E_g / kT} $$
  
  其中 ( N_c, N_v ) 分别为导带/价带有效态密度，( k ) 为玻尔兹曼常数。
- 示例：硅在300K时 ( n_i approx 10^{10}text{cm}^{-3} )，升至400K时增至 ( 10^{12}text{cm}^{-3} )。
  来源：Robert F. Pierret, 《半导体器件基础》

三、工程应用与重要性

器件设计基准：
- 掺杂半导体的载流子浓度需远高于 ( n_i )（如 ( n gg n_i ) 或 ( p gg n_i )），以确保器件电学特性稳定。
温度敏感性：
- 高温下 ( n_i ) 急剧升高，导致器件漏电流增大，是集成电路功耗与可靠性的关键限制因素。
  来源：IEEE 期刊论文 Temperature Dependence of Intrinsic Carrier Concentration***

四、权威定义参考

本质载子浓度（( n_i )）定义为：
“本征半导体中导带电子浓度与价带空穴浓度的平衡值，满足 ( n_i = sqrt{n_0 p_0} )。其数值由材料禁带宽度和温度共同决定，与掺杂无关。”

——美国国家标准技术研究院（NIST）

扩展阅读：

斯坦福大学在线课程《半导体器件》模块（链接需访问 Stanford EE 获取）
国际半导体技术路线图（ITRS）关于本征材料特性的技术报告（链接需访问 IEEE Xplore 获取）。

网络扩展解释

“本质载子浓度”是半导体物理中的专业术语，指纯净（未掺杂）半导体材料在热平衡状态下，由本征激发产生的自由电子和空穴的浓度。以下为详细解释：

一、核心概念解析

载子（载流子）
即电荷载体，指半导体中可移动的带电粒子，包括带负电的电子和带正电的空穴。它们的运动形成电流。
浓度
此处指单位体积（如每立方厘米）内载流子的数量，常用单位是$text{cm}^{-3}$。
本质（本征）
表示半导体材料的纯净状态，未掺入任何杂质，其导电性完全由材料本身的热激发产生。

二、本质载子浓度的特性

产生机制：温度升高时，价带电子获得能量跃迁到导带，形成电子-空穴对。
数学表达：
$$ n_i = sqrt{N_c N_v} cdot e^{-frac{E_g}{2kT}} $$
其中，$n_i$为本征载子浓度，$N_c$和$N_v$为导带/价带有效态密度，$E_g$为禁带宽度，$k$为玻尔兹曼常数，$T$为温度。
影响因素：主要与材料禁带宽度和温度相关。例如，硅（Si）在室温下的$n_i$约为$1.5 times 10^{10}text{cm}^{-3}$。

三、应用意义

本征载子浓度是半导体器件设计的核心参数，决定了PN结、晶体管等元件的基本电学特性。掺杂后（非本征状态），载流子浓度会显著高于$n_i$，但本征值仍是理论分析的基础。

如需进一步了解公式推导或具体材料参数，可参考半导体物理教材或专业文献。