Hvordan varierer den elektriske ledningsevne af en halvleder med temperatur?

Den elektriske ledningsevne af en halvleder varierer med temperaturen i en ikke-lineær måde, i modsætning til metaller, hvor det falder med stigende temperatur. Her er en sammenbrud:

1. Intrinsiske halvledere:

* Ved lave temperaturer:

* Få elektroner har nok energi til at bryde fri fra deres kovalente bindinger og blive ledningselektroner.

* Konduktivitet er meget lav.

* Når temperaturen stiger:

* Flere elektroner får nok termisk energi til at bryde fri, hvilket øger antallet af frie ladningsbærere.

* Konduktivitet øges eksponentielt.

* Ved meget høje temperaturer:

* Antallet af elektronhullepar bliver så højt, at halvlederen begynder at opføre sig som et metal.

2. Ekstrinsiske halvledere:

* dopede halvledere (N-type eller P-type) har en højere ledningsevne end iboende halvledere ved stuetemperatur på grund af tilstedeværelsen af ​​urenheder.

* Temperatureffekter på ledningsevnen:

* lave temperaturer: Konduktivitet skyldes hovedsageligt dopingmiddelatomerne.

* moderate temperaturer: Konduktivitet øges med temperaturen, når flere elektroner (N-type) eller huller (P-type) bliver tilgængelige til ledning.

* Høje temperaturer: Intrinsiske luftfartsselskaber begynder at dominere, når deres antal øges eksponentielt, hvilket til sidst overstiger dopingmiddelkoncentrationen. Dette fører til et fald i konduktivitet, når materialet bliver mere som en iboende halvleder.

Generelt stiger ledningsevnen af ​​en halvleder med temperaturen op til et bestemt punkt og begynder derefter at falde.

Faktorer, der påvirker variationen:

* type halvleder: Intrinsic vs. ekstrinsik, dopingkoncentration og type dopingmiddel.

* Temperaturområde: Opførslen er forskellig ved forskellige temperaturer.

Anvendelser af temperaturafhængighed:

* termistorer: Halvlederenheder, der bruges til temperaturfølelse.

* temperaturfølsomme kredsløb: Brugt i forskellige applikationer som at kontrollere motorhastighed, alarmsystemer osv.

Sammenfattende stiger den elektriske ledningsevne af en halvleder med temperatur på grund af stigningen i antallet af frie ladningsbærere. Ved høje temperaturer bliver virkningen af ​​iboende bærere imidlertid dominerende, hvilket fører til et fald i ledningsevnen.