半导体的电阻温度系数是正的还是负的?为什么

半导体的电阻温度系数是正的还是负的?为什么,第1张

是负的。半导体的电阻率主要取决于载流子的浓度和迁移率,两者均与温度有关系。对于纯半导体材料,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。而电阻率下降,电阻减小。

主要区别是金属的电阻率随温度升高而增大。而半导体的电阻率在低温、室温和高温情况下,变化情况各不相同。一、金属电阻率与温度的关系:金属材料在温度不高,温度变化不大的范围内:几乎所有金属的电阻率随温度作线性变化,即ρ与温度t(℃)的关系是ρt=ρ0(1+at),式中ρ1与ρ0分别是t℃和0℃时的电阻率α是电阻率的温度系数,与材料有关。锰铜的α约为1×10-1/℃(其数值极小),用其制成的电阻器的电阻值在常温范围下随温度变化极小,适合于作标准电阻。已知材料的ρ值随温度而变化的规律后,可制成电阻式温度计来测量温度。二、半导体电阻率与温度的关系:决定电阻率温度关系的主要因素是载流子浓度和迁移率随温度的变化关系。在低温下:由于载流子浓度指数式增大(施主或受主杂质不断电离),而迁移率也是增大的(电离杂质散射作用减弱之故),所以这时电阻率随着温度的升高而下降。在室温下:由于施主或受主杂质已经完全电离,则载流子浓度不变,但迁移率将随着温度的升高而降低(晶格振动加剧,导致声子散射增强所致),所以电阻率将随着温度的升高而增大。在高温下:这时本征激发开始起作用,载流子浓度将指数式地很快增大,虽然这时迁移率仍然随着温度的升高而降低(晶格振动散射散射越来越强),但是这种迁移率降低的作用不如载流子浓度增大的强,所以总的效果是电阻率随着温度的升高而下降。

在温度不大时,也就是图中所说的0~100摄氏度范围内,你可以认为电阻率和温度是线性的。

也即满足

ρ(t)=ρ(20) [1+α(t-20)]

其中ρ(20)即是图中左列的20摄氏度的电阻率,α是右列的温度系数,t为实际摄氏温度。求出的ρ(t)即是所需t摄氏度对应的温度系数。

绝缘体对温度不敏感,所以没有温度系数。

半导体对温度极端敏感,并且可以告诉你是一个负数,但是半导体这个负数的电阻率根本不是线性的【而且可能公式超出了您的知识范围】,成因和导体温度系数也完全不一样,所以这里不做研究。


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