Hvorfor øges semi -leder ledningsevne, når temperaturen stiger?

1. Øget bærerkoncentration:

* Intrinsiske halvledere: I iboende halvledere er antallet af frie ladningsbærere (elektroner og huller) relativt lavt ved lave temperaturer. Efterhånden som temperaturen stiger, får flere valenselektroner nok energi til at bryde fri fra deres bindinger og blive ledningselektroner, hvilket efterlader huller i valensbåndet. Denne stigning i både elektroner og huller bidrager direkte til øget ledningsevne.

* ekstrinsiske halvledere: I ekstrinsiske halvledere (dopet med urenheder) er den temperaturafhængige stigning i bærerkoncentrationen endnu mere markant. Efterhånden som temperaturen stiger, donerer eller accepterer flere urenhedsatomer elektroner, hvilket fører til en betydelig stigning i antallet af frie bærere.

2. Øget bærermobilitet:

* Ved højere temperaturer vipper atomerne i halvledergitteret mere kraftigt. Denne vibration gør det sværere for ladningsbærere at bevæge sig frit, hvilket fører til et fald i bærermobilitet. Stigningen i bærerkoncentration på grund af termisk excitation opvejer imidlertid faldet i mobilitet, hvilket resulterer i en nettoforøgelse i ledningsevnen.

3. Reduktion af båndgap:

* Energifalteren mellem valensbåndet og ledningsbåndet falder lidt med stigende temperatur. Denne reduktion i båndgap gør det lettere for elektroner at hoppe fra valensbåndet til ledningsbåndet, hvilket yderligere øger antallet af frie bærere og ledningsevne.

generelt:

Stigningen i bærerkoncentration er den dominerende faktor, der bidrager til stigningen i ledningsevne med temperatur i halvledere. Selvom bærermobilitet falder med temperaturen, er stigningen i bærekoncentration meget større, hvilket resulterer i en nettoforøgelse i ledningsevnen.

Vigtig note:

* Konduktiviteten af ​​en halvleder stiger ikke på ubestemt tid med temperaturen. Ved ekstremt høje temperaturer kan halvlederen nå et punkt, hvor dens ledningsevne falder. Dette sker, fordi stigningen i gittervibrationer og spredningseffekter overvælder stigningen i bærerkoncentration.

* Forskellige typer af halvledere (iboende vs. ekstrinsiske) udviser forskellige temperaturafhængigheder i deres ledningsevne.

Denne forklaring giver en grundlæggende forståelse af, hvorfor halvlederledningsevnen øges med temperaturen. For en mere dybdegående analyse skal du overveje at undersøge de specifikke egenskaber ved forskellige typer halvledere og deres opførsel ved forskellige temperaturer.