按照紧束缚近似,为什么si,ge等半导体的禁带宽度随温度升高而降低

按照紧束缚近似,为什么si,ge等半导体的禁带宽度随温度升高而降低,第1张

Si,Ge都是金刚石结构的半导体。原子在结合成为晶体时,价键要产生所谓的杂化(S太和回P太的杂化,SP3杂化),结答果使一条原子能级并不是简单的对应关系。

发现历史

半导体的发现实际上可以追溯到很久以前。

1833年,英国科学家电子学之父法拉第最先发现硫化银的电阻随着温度的变化情况不同于一般金属,一般情况下,金属的电阻随温度升高而增加,但法拉第发现硫化银材料的电阻是随着温度的上升而降低。这是半导体现象的首次发现。

不久,1839年法国的贝克莱尔发现半导体和电解质接触形成的结,在光照下会产生一个电压,这就是后来人们熟知的光生伏特效应,这是被发现的半导体的第二个特性。

1873年,英国的史密斯发现硒晶体材料在光照下电导增加的光电导效应,这是半导体的第三种特性。

在1874年,德国的布劳恩观察到某些硫化物的电导与所加电场的方向有关,即它的导电有方向性,在它两端加一个正向电压,它是导通的;如果把电压极性反过来,它就不导电,这就是半导体的整流效应,也是半导体所特有的第四种特性。同年,舒斯特又发现了铜与氧化铜的整流效应。

半导体的这四个特性,虽在1880年以前就先后被发现了,但半导体这个名词大概到1911年才被考尼白格和维斯首次使用。而总结出半导体的这四个特性一直到1947年12月才由贝尔实验室完成。

2019年10月,一国际科研团队称与传统霍尔测量中仅获得3个参数相比,新技术在每个测试光强度下最多可获得7个参数:包括电子和空穴的迁移率;在光下的载荷子密度、重组寿命、电子、空穴和双极性类型的扩散长度。

以上内容参考:百度百科-半导体

温度稳定性差的原因:

1、少数载流子浓度与温度有关。(随着温度的升高而变窄)

2、禁带宽度与温度有关。(随着温度的升高而呈指数式增加)

主要是受多子影响。半导体禁带宽度小,受热后外层成键电子容易跃迁到激发态成为参与导电的载流子,导电性能提高,所以温度稳定性差。所以多子起主要作用。

半导体指常温下导电性能介于导体与绝缘体之间的材料。

半导体的重要性是非常巨大的,今日大部分的电子产品,如计算机、移动电话或是数字录音机当中的核心单元都和半导体有着极为密切的关连。常见的半导体材料有硅、锗、砷化镓等,而硅更是各种半导体材料中,在商业应用上最具有影响力的一种。

相关内容解释

温升是指电动机在额定运行状态下,定子绕组的温度高出环境温度的数值(环境温度规定为35℃或40℃以下,如果铭牌上未标出具体数值,则为40℃)。

导体通流后产生电流热效应,随着时间的推移,导体表面的温度不断地上升直至稳定。稳定的判断条件是在所有测试点在1个小时测试间隔内前后温差不超过2K,此时测得任意测试点的温度与测试最后1/4周期环境温度平均值的差值称为温升,单位为K。

为验证电子产品的使用寿命、稳定性等特性,通常会测试其重要元件(IC芯片等)的温升,将被测设备置于高于其额定工作温度(T=25℃)的某一特定温度(T=70℃)下运行,稳定后记录其元件高于环境温度的温升,验证此产品的设计是否合理。

电气类产品中:电动机的额定温升,是指在设计规定的环境温度(40℃)下,电动机绕组的最高允许温升,它取决于绕组的绝缘等级。

对半导体性质影响最大的是温度:禁带宽度与温度有关;载流子浓度更是与温度有关;载流子迁移率也与温度有关;半导体的体积等也与温度有关(热膨胀)。

光照影响:可产生非平衡载流子,导致光电导。

压力影响:压阻效应。

接触影响:形成pn结、金属-半导体接触等。

电场影响:可产生场致发射等。

磁场影响:半导体的Hall效应远大于金属。

气氛影响:表面状态与气氛有很大关系。


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