Hvordan halvledere opfører sig ved absolut temperatur?

Teoretisk:

* Perfekt isolator: Ifølge klassisk fysik ophører al atombevægelse med absolut nul. Dette betyder, at elektroner inden for halvlederens krystalgitter ville være helt immobile, hvilket fører til nul elektrisk ledningsevne. I teorien skal materialet opføre sig som en perfekt isolator.

virkelighed:

* kvanteeffekter: Kvantemekanik introducerer en rynke til dette billede. Selv ved absolut nul har elektroner stadig en lille mængde energi kaldet "nulpunktsenergi." Denne energi er ikke tilstrækkelig til at begejstre elektroner i ledningsbåndet, men det kan påvirke deres opførsel.

* urenheder og mangler: Virkelige halvldfaldende har altid urenheder og defekter inden for deres krystalstruktur. Disse ufuldkommenheder kan fungere som lokaliserede energiniveau, hvilket giver nogle elektroner mulighed for at få nok energi til at udføre, selv ved absolut nul.

implikationer:

* Ikke-nul ledningsevne: Mens ekstremt lave, kan halvledere stadig udvise en lille mængde elektrisk ledningsevne ved absolut nul på grund af kvanteeffekter og urenheder. Dette er kendt som "resterende ledningsevne."

* Superconductivity: Nogle halvledere udviser superledningsevne ved meget lave temperaturer, herunder absolut nul. Dette er et fænomen, hvor elektroner flyder med nul modstand, hvilket ændrer materialets elektriske egenskaber fuldstændigt.

Kortfattet:

* Klassisk forudsigelse: Perfekt isolator.

* kvante reality: Ikke-nul ledningsevne på grund af nulpunktsenergi og urenheder.

* Potentiale for superledelse: Nogle halvledere bliver superledere ved meget lave temperaturer.

Det er vigtigt at huske:

* At nå absolut nul er praktisk talt umuligt.

* Opførelsen af ​​halvledere ved disse ekstremt lave temperaturer er meget kompleks og påvirket af forskellige faktorer, herunder det specifikke materiale og dets urenheder.

* Kvanteffekter spiller en dominerende rolle i forståelsen af ​​de elektriske egenskaber ved halvledere ved absolut nul.