温度对半导体导电特性的影响,我要具体详尽的说明,谢谢!!!注释:强调的是温度

温度对半导体导电特性的影响,我要具体详尽的说明,谢谢!!!注释:强调的是温度,第1张

拿其电阻率来说,电阻率主要决定于载流子的浓度和迁移率,两者均与杂质浓度和温度有关系。讨论纯半导体材料是,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。

1、在极低温度下,半导体的价带是满带(见能带理论),受到热激发后,价带中的部分电子会越过禁带进入能量较高的空带,空带中存在电子后成为导带,价带中缺少一个电子后形成一个带正电的空位,称为空穴。空穴导电并不是实际运动,而是一种等效。2、电子导电时等电量的空穴会沿其反方向运动 。它们在外电场作用下产生定向运动而形成宏观电流,分别称为电子导电和空穴导电。这种由于电子-空穴对的产生而形成的混合型导电称为本征导电。导带中的电子会落入空穴,电子-空穴对消失,称为复合。3、复合时释放出的能量变成电磁辐射(发光)或晶格的热振动能量(发热)。在一定温度下,电子- 空穴对的产生和复合同时存在并达到动态平衡,此时半导体具有一定的载流子密度,从而具有一定的电阻率。温度升高时,将产生更多的电子- 空穴对,载流子密度增加,电阻率减小。

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。


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