5. 举例说明杂质补偿作用。

杂质补偿作用是半导体物理中的重要概念，指当半导体中同时存在施主杂质和受主杂质时，它们的电离会相互抵消部分导电载流子的现象。本题需通过具体分析三种浓度关系（$N_D \gg N_A$、$N_A \gg N_D$、$N_A \approx N_D$），理解补偿效应的本质：杂质浓度差异决定有效载流子类型与浓度。

核心思路：

1. 能级位置：施主能级高于受主能级，电子优先填充低能级。
2. 电离顺序：杂质电离时，电子/空穴优先填补对方能级，剩余部分进入导带/价带。
3. 有效浓度：剩余未补偿的杂质浓度决定最终载流子浓度。

情况（1）：$N_D \gg N_A$（施主占优）

1. 电子跃迁路径：
   施主杂质电离后，电子先填充受主能级（$N_A$个电子），剩余电子留在施主能级。
2. 导电电子浓度：
   剩余电子数为 $N_D - N_A$，全部进入导带，故 $n = N_D - N_A$。
3. 有效受主浓度：
   有效受主浓度为未被补偿的施主电子，即 $N_{A,\text{eff}} \approx N_D - N_A$。

情况（2）：$N_A \gg N_D$（受主占优）

1. 空穴跃迁路径：
   受主杂质电离后，空穴先填充施主能级（$N_D$个空穴），剩余空穴留在受主能级。
2. 价带空穴浓度：
   剩余空穴数为 $N_A - N_D$，全部进入价带，故 $p = N_A - N_D$。
3. 有效施主浓度：
   有效施主浓度为未被补偿的受主空穴，即 $N_{D,\text{eff}} \approx N_A - N_D$。

情况（3）：$N_A \approx N_D$（高度补偿）

1. 完全补偿：
   施主和受主杂质相互完全抵消，导带和价带中几乎无自由载流子。
2. 行为特征：
   半导体接近本征状态，但杂质散射增强，电阻率显著升高。