Электропроводность полупроводников
Электропроводность полупроводников — это способность полупроводника проводить электрический ток благодаря движению электронов и дырок. В отличие от металлов, при нагревании проводимость полупроводника обычно увеличивается.
Носители заряда
В чистом полупроводнике при нагревании часть электронов получает энергию и покидает связь с атомом. Такие электроны становятся свободными, а на их прежнем месте возникает дырка. В электрическом поле электроны и дырки движутся в противоположных направлениях, но создаваемые ими токи направлены одинаково. Средняя скорость направленного движения мала по сравнению с хаотическим движением частиц; её называют средней скоростью направленного движения электронов.
Зависимость от температуры
При повышении температуры число свободных электронов и дырок быстро возрастает. Поэтому сопротивление полупроводника уменьшается, а проводимость увеличивается. Это противоположно зависимости, характерной для электропроводности металлов, где нагревание обычно усиливает сопротивление.
Здесь \(e\) — элементарный заряд, \(n_e\) и \(n_h\) — концентрации электронов и дырок, а \(\mu_e\) и \(\mu_h\) — их подвижности. Удельное сопротивление связано с проводимостью формулой \(\rho=\frac{1}{\sigma}\).
Термистор из полупроводника нагревают. Число свободных носителей заряда возрастает, поэтому его сопротивление уменьшается. При постоянном напряжении сила тока увеличивается.
Проводимость — способность проводить ток, а удельное электрическое сопротивление характеризует противодействие току. Эти величины обратны: чем больше \(\sigma\), тем меньше \(\rho\).
Что происходит с проводимостью чистого полупроводника при повышении температуры?
Главное
- Ток в полупроводниках создают свободные электроны и дырки.
- При нагревании число носителей заряда увеличивается, поэтому проводимость обычно возрастает.
- Проводимость и удельное сопротивление связаны соотношением \(\rho=\frac{1}{\sigma}\).