本質載子濃度英文解釋翻譯、本質載子濃度的近義詞、反義詞、例句

英語翻譯：

【電】 intrinsic coercive force; intrinsic concentration

分詞翻譯：

本質的英語翻譯：

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

載子濃度的英語翻譯：

【電】 carrier concentration

專業解析

本質載子濃度（Intrinsic Carrier Concentration）是半導體物理學中的核心概念，指純淨、無摻雜的本征半導體在熱平衡狀态下，單位體積内自由電子（n₀）與空穴（p₀）的濃度。該濃度僅由半導體材料的固有屬性（如禁帶寬度）和溫度決定，滿足關系式 ( n_i = sqrt{N_c N_v}e^{-E_g/(2kT)} )，其中 ( n_i ) 即本質載子濃度。其核心特征如下：

一、術語定義與物理意義

漢英對照解析
- 本質/本征（Intrinsic）：指半導體純淨無雜質，載流子由熱激發産生，非摻雜引入。
- 載子（Carrier）：即載流子，包括導帶中的自由電子（Electrons）和價帶中的空穴（Holes）。
- 濃度（Concentration）：單位體積内的載流子數目（cm⁻³）。
  來源：經典教材《半導體物理學》（劉恩科等著）
物理本質
本征半導體中，價帶電子吸收熱能躍遷至導帶，形成電子-空穴對。本質載子濃度 ( n_i ) 是電子濃度 ( n_0 ) 與空穴濃度 ( p_0 ) 的平衡值（( n_0 = p_0 = n_i )），反映材料自發産生載流子的能力。

二、關鍵影響因素與公式

禁帶寬度（( E_g ))
- ( E_g ) 越大，電子躍遷難度越高，( n_i ) 越低。例如：
  - 矽（Si, ( E_g = 1.12text{eV} ), 300K時 ( 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} ))。
    來源：S. M. Sze, 《半導體器件物理》
溫度（( T ))
- ( n_i ) 隨溫度指數級增長：
  $$ n_i = N_c N_v e^{-E_g / kT} $$
  
  其中 ( N_c, N_v ) 分别為導帶/價帶有效态密度，( k ) 為玻爾茲曼常數。
- 示例：矽在300K時 ( n_i approx 10^{10}text{cm}^{-3} )，升至400K時增至 ( 10^{12}text{cm}^{-3} )。
  來源：Robert F. Pierret, 《半導體器件基礎》

三、工程應用與重要性

器件設計基準：
- 摻雜半導體的載流子濃度需遠高于 ( n_i )（如 ( n gg n_i ) 或 ( p gg n_i )），以确保器件電學特性穩定。
溫度敏感性：
- 高溫下 ( n_i ) 急劇升高，導緻器件漏電流增大，是集成電路功耗與可靠性的關鍵限制因素。
  來源：IEEE 期刊論文 Temperature Dependence of Intrinsic Carrier Concentration***

四、權威定義參考

本質載子濃度（( n_i )）定義為：
“本征半導體中導帶電子濃度與價帶空穴濃度的平衡值，滿足 ( n_i = sqrt{n_0 p_0} )。其數值由材料禁帶寬度和溫度共同決定，與摻雜無關。”

——美國國家标準技術研究院（NIST）

擴展閱讀：

斯坦福大學線上課程《半導體器件》模塊（鍊接需訪問 Stanford EE 獲取）
國際半導體技術路線圖（ITRS）關于本征材料特性的技術報告（鍊接需訪問 IEEE Xplore 獲取）。

網絡擴展解釋

“本質載子濃度”是半導體物理中的專業術語，指純淨（未摻雜）半導體材料在熱平衡狀态下，由本征激發産生的自由電子和空穴的濃度。以下為詳細解釋：

一、核心概念解析

載子（載流子）
即電荷載體，指半導體中可移動的帶電粒子，包括帶負電的電子和帶正電的空穴。它們的運動形成電流。
濃度
此處指單位體積（如每立方厘米）内載流子的數量，常用單位是$text{cm}^{-3}$。
本質（本征）
表示半導體材料的純淨狀态，未摻入任何雜質，其導電性完全由材料本身的熱激發産生。

二、本質載子濃度的特性

産生機制：溫度升高時，價帶電子獲得能量躍遷到導帶，形成電子-空穴對。
數學表達：
$$ n_i = sqrt{N_c N_v} cdot e^{-frac{E_g}{2kT}} $$
其中，$n_i$為本征載子濃度，$N_c$和$N_v$為導帶/價帶有效态密度，$E_g$為禁帶寬度，$k$為玻爾茲曼常數，$T$為溫度。
影響因素：主要與材料禁帶寬度和溫度相關。例如，矽（Si）在室溫下的$n_i$約為$1.5 times 10^{10}text{cm}^{-3}$。

三、應用意義

本征載子濃度是半導體器件設計的核心參數，決定了PN結、晶體管等元件的基本電學特性。摻雜後（非本征狀态），載流子濃度會顯著高于$n_i$，但本征值仍是理論分析的基礎。

如需進一步了解公式推導或具體材料參數，可參考半導體物理教材或專業文獻。