半导体随温度的上升,阻值变小,请他的微观结构来解释.

半导体随温度的上升,阻值变小,请他的微观结构来解释.,第1张

你说的这是单晶状态下的半导体,要想容易的理解这个问题,可以从晶格结构来理解。所谓的阻值,就是电子脱离原来束缚它的位置而变为自由电子形成导电的能力。通过量子物理的解释,任何物质都有波的概念,也就是物质波,通俗一点说就是任何物质都有震动,电子也是,那么随着温度的升高,电子所获得的的哈密尔顿量(也就是总能量)增加,震动能力也增加,这样会导致电子比低温状态下更容易脱离原位置,而导电,反应出来的效果就是阻值变小。

但是,非晶状态下的半导体就不同,这时温度升高阻值变大。其原因是由于非晶状态下的一切“导”的现象(导电,导热,导磁等)都会大幅降低,就好比你点蜡烛的时候,一边化成水了,另一头还是凉的。在微观的角度上,我没听到过有谁专门去解释,个人认为是这样:在非晶状态下,晶格大小不为常数,这样会出现个别部位的电子需要很高的能量去脱出,这样的部位在加热的时候,并没有太大的变化,还有一部分电子过于紧密,在加热的时候单个电子活动能力加强,但是由于电子距离太近导致其相互斥力过大,好比刚要脱出原位置,就被周围的电子“斥”了回去,所以温度越大,电子相互之间“挤”的越紧,导致更不导电。

从微观角度去看,半导体就是具有一定宽度禁带的材料;如果禁带宽度Eg很大(例如Eg>5eV),即为绝缘体。没有禁带(禁带宽度为0)的即为金属。

但是绝缘体在高温下也可以转变为半导体,因为高温时会通过本征激发产生出一定数量的载流子(电子和空穴),从而具有一定的导电性。例如金刚石在室温时是不导电的绝缘体,但是在摄氏600度以上时即变为半导体。因此金刚石晶体管的工作温度在数百度以上。


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