文章来源：学习那些事
原文作者：小陈婆婆
本文介绍了半导体导电性的一般概念——载流子的浓度和迁移率。
半导体导电性
载流子的浓度和迁移率
在第一种情况下，称之为电子导电性，而在第二种情况下，则称为离子导电。固体的离子导电(也常常称为电解导电)具有这样的特性，即在电流通过物体的过程中，该物体的化学组成总是在不断地进行分解。而产生离子导电的物质，不作研究。因为这些材料并不能满足半导体器件的基本要求：使用期限较长、工作过程中的稳定性等。
载流子的的浓度和迁移率，在固体的电导率这一公式中都有所体现，即：
σ=enμ
式中e为电子的电荷是一常量，n即为载流子浓度，当然μ就是载流子的迁移率了。电子的运动轨迹并不是由它们相互碰撞来决定的，也不是电子和固体中静止原子的碰撞来决定的，而是由电子和点阵变形(缺陷)以及原子热振动之间的“碰撞”来决定的。
量子理论改变了我们对固体中电子自由程长度以及决定电子速度的条件等概念的观点和看法，原来，在理想点阵中，电子的自由程长度等于无限大(而电阻等于零)，因此，在严格周期性的点阵中，静止原子并不阻碍电流中电子的路程。根据量子理论，晶体电阻的产生是由于原子(或者离子) 本身的热振动破坏了原子间(或离子间)的理想规律性，或者是由于点阵缺陷所形成的，例如：位错、缺位、间隙原子、晶面滑移、裂隙和晶粒间界等等。在完善的单晶体中，电子的自由程长度可以达到几十、几百；而在低温时甚至可达几万个原子间距。在一般情况下，固体中自由电子的热运动速度是由特殊的量子条件来决定的。但在我们所感兴趣的非简并化半导体中，所获得的结果和经典理论中的结果完全相同。
我们知道半导体的电导率是小于金属的，从上式中我们可以提出思考，究竟是半导体中的载流子浓度小呢？还是其载流子迁移率小？答案是载流子浓度小。
这一结论的证明，最主要还是应用了霍尔效应的实验。许多测量半导体霍尔效应的实验表明：温度、光线、杂质对半导体电导率的巨大影响，主要是由于载流子浓度起了变化。虽然温度的变化和杂质的掺入对迁移率的数值也起着可以观察到的影响，但总的来，这影响毕竟是极微弱的。对金属进行的同样实验表明，在金属中载流子浓度实际上是一个常数。
当温度降低时，半导体中载流子浓度大大减小的事实，使我们设想这些材料的导电态是和激发态相联系的，当绝对零度时半导体应转变成绝缘体。
关于半导体中载流子浓度的强烈变化究竟是否具有普遍，必须指出，在有些半导体中，掺入了极少量的杂质(<0.01%)，就能使电导率增加几千甚至几百万倍，但对另一些半导体来，这样做法结果所引起的电导率变化几乎很难觉察出来，因此，杂质的作用并不是一定能产生巨大的效应的。可能，极微量的一定化学性质的杂质对于某些半导体会起很大的作用，但在这些半导体中掺入大量的其他化学性质的杂质，却只会引起电导率的微弱变化。有时，杂质的掺入结果不是增大而是减小了电导率。这一问题的考量就是有关掺杂这一知识点的了。
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