半导体为什么会容易受到温度影响?会产生什么样的后果?

半导体为什么会容易受到温度影响?会产生什么样的后果?,第1张

因为半导体是靠电子和空穴的移动导电。未掺杂的半导体叫本征半导体,一般说来导电性远不如掺过杂的半导体,所以一般使用的都是掺杂半导体。掺入的杂质电离出的电子和空穴增强了半导体导电性,其电离率和温度密切相关,所以温度会影响半导体材料的电阻率。对于掺杂半导体: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。温度继续升高到本征激发快速增加时,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。

以硅mos管为例,源漏需要高浓度的载流子(~E19/cm3),沟道需要较低浓度载流子(~E15/cm3),如果用本征硅,这两个区域的温度分别为1000摄氏度左右和200摄氏度左右,这是无法做到的。

n型半导体中,杂质能级是要高于费米能级的(即杂质能级更接近于导带)。本征硅的费米能级在禁带中央附近,n型杂质的能级更高,所以电子一定是从高能级流向低的费米能级(即n型杂质贡献电子),最终在半导体内形成统一的费米能级。这个费米能级介于杂质能级和本征费米能级之间   


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