温度对半导体导电特性的影响,我要具体详尽的说明,谢谢!!!注释:强调的是温度

温度对半导体导电特性的影响,我要具体详尽的说明,谢谢!!!注释:强调的是温度,第1张

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。

本征半导体是指结构完整的纯净的半导体(譬如单晶硅)

本征半导体在一定温度下,原子最外层电子有可能脱离共价键的束缚,从而成为自由电子,留下一个原来束缚电子的地方,叫空穴,电子带负电荷,空穴带正电荷(原来电中性的原子少了一个电子,带正电荷,我们也就叫空穴带正电荷了)

脱离束缚的电子(自由电子)的移动可以导电,空穴周围的价电子(注意是价电子,不是脱离束缚的自由电子)填补空穴,又会形成空穴的移动(价电子移动,空穴向相反方向移动),所以本征半导体中自由电子和空穴都是带电荷的可移动的粒子,称为载流子(所谓载流子就是在外加电场下能做定向运动的粒子,也就是说有载流子的物质才能导电)。上述产生电子空穴对的过程叫本征激发,自由电子与空穴重新结合称为载流子的复合。当本征激发与载流子复合的速率达到动态平衡时,本征半导体内载流子浓度就固定不变。

本征激发与温度有关,温度越高,价电子获得能量越大,就越可能脱离共价键束缚,本征激发就越强,载流子浓度就越高,导电性就越好,而在低温时,本证激发弱,载流子浓度低,所以可以将本征半导体看作绝缘体。本征激发受温度影响很大,而且本征半导体本身的导电性就不强,所以实际中的半导体都不是本征半导体,而是掺杂半导体。

首先咱们得弄清楚有电阻的原因,一个原因是晶格振动(晶体总有温度)这样晶格偏离规则的排列(BRAVIAS点阵排列),造成电子的BLOCH波有散射,形成电阻另一个原因是金属晶体不纯净,有杂质,这样也参与破坏了这个BRAVIAS点阵排列,对BLOCH波有散射.温度越高,晶格振动越激烈,对点阵的偏离越大,这样对BLOCH波的散射越厉害.这样,电阻率就增大了,随着温度的升高.

1、金属没有禁带,未成对电子全部是自由电子,即载流子浓度是恒定的,当温度升高时,自由电子热运动速度变大,其被晶格散射概率变大,故电阻变大;

2、半导体可分为本征半导体和杂质半导体讨论,对于本征半导体,随着温度的升高,电子浓度和空穴浓度增加幅度大于晶格散射减小幅度,所以电阻减小;而杂质半导体随着温度的升高,刚开始以杂质电离为主,电阻减小;然后等杂质全部电离完,以晶格散射占主要因素(载流子浓度基本不增加),电阻增加;最后以本征半导体载流子增加为主,电阻减小(同本征半导体一样).

详细的原因,你参考刘恩科的《半导体物理学》吧!


欢迎分享,转载请注明来源:内存溢出

原文地址: http://outofmemory.cn/dianzi/7378733.html

(0)
打赏 微信扫一扫 微信扫一扫 支付宝扫一扫 支付宝扫一扫
上一篇 2023-04-05
下一篇 2023-04-05

发表评论

登录后才能评论

评论列表(0条)

保存