提到芯片，很多人都知道原材料来自沙子里的二氧化硅。 但一个很关键的问题：能不能直接拿自然界的石英石头来做半导体芯片？答案是不行。
天然石英里面混杂大量各式各样杂质。杂质会彻底打乱材料导电特性，导电性完全不可控。而半导体器件最核心的前提，就是电学性能可以人为调控。 所以必须把天然原料提纯，制作出高纯度、完整晶体结构的硅材料，这就是本征半导体。
简单定义：本征半导体，就是不含杂质、晶格完整的纯净半导体晶体，最典型就是单晶硅。
一、本征半导体的共价键晶体结构
硅属于四价元素，在单晶硅晶体内部，每一个硅原子，都会和周围相邻的硅原子，互相共用最外层价电子，形成共价键。原子之间依靠共价键牢牢束缚，构成整齐稳定的晶体晶格。
在绝对零度、没有外界干扰的理想条件下，所有价电子都被牢牢锁在共价键当中，几乎没有可以自由移动的带电粒子，此时本征半导体几乎不导电。
但现实世界存在环境温度。原子始终在做热运动，部分价电子会获得足够热能，挣脱共价键的束缚，逃离出来，变成自由电子。
每当一个电子跑出去，原来的共价键位置就会留下一个空位，这个空位，我们把它叫做空穴。
重点：本征半导体里面，自由电子和空穴是成对产生，出来一个电子，就同步生成一个空穴。
二、两种载流子：半导体和金属最大的不一样
当我们给本征半导体两端施加外加电场，就会产生电流，这里会发生两件事：
✨核心知识点： 自由电子、空穴，都可以运载电荷，二者统称为载流子。金属导体只有电子这一种载流子导电；半导体却是电子+空穴两种载流子共同参与导电。总电流等于电子电流加上空穴电流。这也是半导体和金属导电机理最本质的区别。
三、本征激发与复合：时刻发生的动态平衡
热的作用，让共价键破裂，不断产生电子‑空穴对，这个现象叫作本征激发（热激发）。
但不会无限源源不断生成载流子。 自由电子在无规则热运动过程中，有可能再次撞到空穴，电子重新落回空位，电子和空穴成对消失，这个过程叫复合。
在某一个固定温度之下，本征激发不断产生新的电子‑空穴对，同时复合不断消耗载流子，产生速率等于复合速率，系统达到动态平衡。 平衡状态下，本征半导体内部，自由电子浓度 = 空穴浓度。
温度对本征半导体导电性影响巨大
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环境温度升高：热运动更剧烈，更多价电子挣脱束缚，电子‑空穴对数量暴涨，载流子浓度上升，半导体导电能力变强。 -
环境温度降低：本征激发变弱，载流子变少，导电性下降。 -
理论上到绝对零度（0K）：几乎没有电子挣脱共价键，本征半导体近似绝缘体，不导电。
⚠️但是要注意：即便温度升高，纯本征半导体整体导电能力依旧很差。 虽然导电能力随温度变化，但是本征硅本身载流子浓度很低，只靠本征激发，是做不了实际芯片器件的。我们实际器件，几乎都要靠掺杂，人为引入大量载流子，才能实现二极管、三极管各类功能。
四、小结，几个一定要记住的关键点
后续预告：理解完本征半导体，下一篇我们就可以讲N型、P型掺杂半导体，搞懂PN结是怎么来的。
很多初学者容易搞不懂“空穴到底是不是真实粒子”，你学半导体的时候，哪个概念最难理解？欢迎评论区留言。