半导体材料的热电特性是什么

半导体的特性，热电特性是温度-电阻特性，可以理解为温敏电阻。

半导体材料随温度变化，阻值变化，通过串联固定电阻给单片机对比信号，可以用作温度传感器

反之，半导体通电后会有PN节一端热一端冷现象，也可做为加热/制冷用

一、基本特点

对金青顶金矿区—115m——385m7个中段、—200m——770m11个钻孔不同阶段148件标本5052粒黄铁矿进行了热电测试，结果表明：

（1）单粒黄铁矿热电系数a变化范围为—598——554μV/℃。其中N型黄铁矿a变化于—25——598μV/℃之间，集中区为—50——300μV/℃，P型黄铁矿a变化于＋32—＋534 μV/℃，集中区为＋100—＋350μV/℃，P型黄铁矿出现率为81.3%。单样黄铁矿a均值变化范围—461—＋356μV/℃。其中N型为—30——461μV/℃，P型为＋104—＋356μV/℃，集中区分别为—50一—200μV/℃和＋150—＋250μV/℃。显然，样品的a值比单粒黄铁矿a值变化范围小，集中区更为集中，且囿于单粒黄铁矿a各项特征值区间内，因而能更好地表征黄铁矿的热电特征。

与胶西北几个典型金矿黄铁矿a值比较（表5-10，图5-5），金青顶金矿区a值离散性最大，与玲珑东山和罗峰金矿比较接近。P型黄铁矿出现率低于三山岛、罗峰和玲珑东山等大型金矿，但明显高于栖霞、夏甸和玲珑西山等中、大型金矿。

（2）总的来说，金青顶矿区不同阶段黄铁矿热电系数及其常见值变化范围比较稳定（表5-11），但Ⅰ-3、Ⅱ－2两个主成矿阶段黄铁矿a离散性相对最大，I-3阶段—a集中区向高值偏移，＋a集中区也有此趋势，导型组合在早成矿期Ⅰ-1→Ⅰ-4阶段的变化是：P＞N→P＞＞N→P＞＞N→P＞N；在晚成矿期Ⅱ－2→Ⅱ－3阶段导型组合变化为P＜N→P＞＞N。Ⅰ-3、Ⅱ－2两个主成矿阶段导型组合明显不同，前者P＞＞N，后者P＜N。

表5-10　胶东金矿黄铁矿热电系数（a）

图5-5胶东金矿黄铁矿热电系数离散性比较

表5-11　金青顶矿区不同阶段黄铁矿热电系数

（3）不同中段石英黄铁矿阶段黄铁矿热电系数呈有规律的变化（表5-12）：总体由上向下aP减小，aN增大，P型黄铁矿出现率减小，N型黄铁矿出现率增大。但变化呈韵律式而非直线式。从变化梯度看，—195m和—335m上下黄铁矿的热电特征变化最快，是Ⅱ号矿体中的异常地段，根据金品位等值线分布可知，—195m处为贫矿异常，—335m处为富矿异常。其他地段，—115——155m，—235——285m变化梯度较小，金品位的变化也不十分明显。

表5-12　金青顶矿区不同中段石英黄铁矿阶段黄铁矿热电系数

二、黄铁矿热电性的影响因素

半导体矿物的导型和热电系数大小的直接原因是其本身类质同象杂质的种类、浓度和结构缺陷的种类和浓度。由于温度对矿物类质同象和结构缺陷有一定的影响，因此温度也间接地影响着半导体矿物的热电性。

一般认为，高温下结晶的矿物高价离子杂质易进入晶格，高温黄铁矿铁过饱和（硫空位），使矿物呈N型电导。低温下低价离子杂质易进入晶格，黄铁矿为硫过饱和（铁空位），矿物为 P型电导。高温下结晶的黄铁矿晶体结构较为理想，低温下则结构缺陷明显。Новгородва等（1980）提出，高温下Co、Ni易代替黄铁矿中的Fe，低温有利于As、Sb代替S。故高温黄铁矿呈N型的趋势较大，低温呈P型趋势较大。

由于类质同象和晶体结构的影响因素很多，对具体对象应具体分析。

本区黄铁矿化学成分的研究表明，可能造成黄铁矿N型电导的Co、Ni含量随深度增大而增大，可能造成黄铁矿P型电导的As、Sb、Te则有随深度减少的趋势，它们的变化均呈韵律式，与黄铁矿aP及P%随深度呈韵律式减小，aN和N%随深度呈韵律式增大具明显的相关性。显然，Co、Ni、As、Sb、Te等是影响黄铁矿热电性的直接原因。

另外，根据石英包裹体测温可知，从矿床深部向上，温度减小，可能是影响黄铁矿热电性的外因之一。

三、黄铁矿热电性填图

根据7个中段、11个钻孔系统样品的热电性测定，填制了金青顶Ⅱ号矿体黄铁矿导型分布图和aP均值分布图，两图均具有明显的规律性。

1.导型分布图

P型黄铁矿出现率等值线纵投影图（图5-6）有以下几个特点：

图5-6　金青顶矿区P型黄铁矿出现率等值线垂直纵投影图

①95%以上的高值区主要出现在—155m、—300m、—450m三个区域，三区呈近等距分布。

②三个高值区与三个富矿段大体对应，但略偏头部，以—450m处高值区最明显，100%的特高区则全部落在富矿段头部。

③高值区分布形态反映了主矿体和断面拐折线两组构造的侧伏方向，故呈 NNE和SSW双重侧伏向延长。

④矿体上部特高区和高值区范围较大，下部较小，也反映了P型黄铁矿出现率向下部变小的趋势。

2.aP均值分布图

该图（图5-7）与图 5-6的特点基本相似，即 240—280μV/℃的高值区见于—155m、—300m和—450m附近，与富矿段大体对应；＞280μV/℃的特高区略偏富矿段头部；两组构造复合控制的特征更加突出；由上而下高值区范围缩小趋势更明显。

四、黄铁矿热电性标型

上文的研究表明，本区黄铁矿的热电性具有以下标型意义：

1.黄铁矿形成温度

由导型空间分布可知，温度较高时，aP较低，P/（P+N）较小；反之aN较低，N/（P+N）较小。此标型仅具参考意义。

2.矿床剥蚀程度

图5-7　金青顶矿区P型黄铁矿热电系数均值等值线垂直纵投影图

富矿段头部为aP和P/（P+N）特高值区（分别为＞280μV/℃和100%）；上部高值区范围大于下部；上部aP和P/（P+N）总体上高于下部。据此可大体估计矿床剥蚀程度。本矿床上部高值区分布广泛，可能剥蚀不大。

3.矿体及富矿段延伸方向及控矿构造

据高值区分布形态，可判断两组构造的叠加和主矿体和富矿段的差异分布。

4.深部远景

据高值区近等间距分布特点，估计21线—700m以下可能出现第四富矿段。

5.矿体变化性与稳定性

根据热电性变化梯度，可判断矿体金品位的稳定性大小和可能的演变方向。热电性变化梯度小，则矿体稳定性大，反之亦然。aP和P%变化梯度为正，金品位升高，反之降低。

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