本征半导体温度升高后两种载流子浓度相等。
两种载流子的乘积与费米能级无关,对于一定的半导体材料,乘积只决定于温度T.在一定温度下,对不同的半导体材料,因禁带宽度Eg不同,乘积也将不同。
所以,本征半导体温度升高后,两种载流子浓度都会发生变化,根据对本证载流子的推导,两种载流子浓度的表达式一样,因此会相等。
相关知识:
通过一定的工艺过程,可以将半导体制成晶体。完全纯净的、结构完整的半导体晶体称为本征半导体。
1、本征半导体的晶体结构:
在硅和锗晶体中,原子在空间形成规则的晶体点阵,每个原子都处在正四面体的中心,而四个其它原子位于四面体的顶点。
其中每一个原子最外层的价,不仅受到自身原子核的束缚,同时还受到相邻原子核的吸引。因此,价电子不仅围绕自身的原子核运动,同时也围绕相邻原子核运动。于是两个相邻的原子共用一个价电子,即形成了晶体中的共价键结构。
2、本征半导体中的两种载流子:
共价键中的两个电子被紧紧束缚在共价键中,称为束缚电子。常温下束缚电子很难脱离共价键成为自由电子,因此本征半导体中的自由电子很少,所以本征半导体的导电能力很弱。
在绝对0度(t=0k)和没有外界激发时,价电子完全被共价键束缚着,本征半导体中没有可以运动的带电粒子(即载流子),它的导电能力为零,相当于绝缘体。
在常温下,由于热激发,使一些价电子获得足够的能量而脱离共价键的束缚,成为自由电子,同时共价键上留下一个空位,称为空穴。
在其它力的作用下,空穴吸引邻近的电子来填补,这样的结果相当于空穴的迁移,而空穴的迁移相当于正电荷的移动,因此可以认为空穴是载流子。因此,本征半导体中存在数量相等的两种载流子,即自由电子和空穴。本征半导体的导电能力取决于载流子的浓度。
半导体在热激发下产生自由电子和空穴对的现象称为本征激发。自由电子在运动中与空穴相遇就会填补空穴,使二者同时消失,这种现象称为复合。一定温度下,本征激发产生的自由电子和空穴对,与复合的自由电子和空穴对数目相等,达到动态平衡。
拿其电阻率来说,电阻率主要决定于载流子的浓度和迁移率,两者均与杂质浓度和温度有关系。讨论纯半导体材料是,电阻率主要取决于本证载流子浓度ni,ni随温度升高会急剧增加,室温左右时,每8℃,硅的ni会增加大约一倍,而迁移率只是稍有下降,所以可以认为起电阻率相应的降低了一半左右。对于锗,每增加12℃,ni增加一倍,电阻率下降一半。本征半导体的电阻率随温度增加单调下降。对于杂质半导体:温度很低时,本征激发忽略,主要由杂质电离提供载流子,它随温度升高而增加;散射主要由电离杂质决定,迁移率随温度升高增大,所以电阻率下降。温度继续升高,杂质全部电离,本征激发还不显著时,载流子基本不变,晶格振动是主要影响因素,迁移率随温度升高而降低,所以电阻率随温度升高而增大。继续升高到本征激发很快增加时,本征激发称为主要影响因素,表现出同本证半导体相同的特征。欢迎分享,转载请注明来源:内存溢出
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