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温度が上昇するにつれて半導体の導電率が増加するのはなぜですか?

半導体の導電率は、次の理由により温度とともに増加します。

1。キャリア濃度の増加:

* 固有半導体: 固有の半導体では、低温では自由電荷キャリア(電子と穴)の数が比較的低くなっています。温度が上昇すると、より多くの価電子電子が結合から解放され、伝導電子になるのに十分なエネルギーを獲得し、価電子帯に穴を残します。電子と穴の両方のこの増加は、導電率の向上に直接寄与します。

* 外因性半導体: 外因性半導体(不純物がドープされた)では、キャリア濃度の温度依存性の増加はさらに重要です。温度が上昇すると、より多くの不純物原子が電子を寄付または受け入れ、自由キャリアの数が大幅に増加します。

2。キャリアモビリティの増加:

*高温では、半導体格子の原子がより活発に振動します。この振動により、電荷キャリアが自由に移動するのが難しくなり、キャリアの移動性が低下します。ただし、熱励起によるキャリア濃度の増加は、移動性の減少を上回り、導電率の正味の増加をもたらします。

3。バンドギャップ削減:

*価電子帯と伝導帯の間のエネルギーギャップは、温度の上昇とともにわずかに減少します。バンドギャップのこの減少により、電子は価電子帯から伝導帯にジャンプしやすくなり、自由キャリアの数と伝導性の数がさらに増加し​​ます。

全体:

キャリア濃度の増加は、半導体の温度との導電率の増加に寄与する支配的な因子です。キャリアの移動度は温度とともに減少しますが、キャリア濃度の増加ははるかに大きく、導電率が正常に増加します。

重要な注意:

*半導体の導電率は、温度では無期限に増加しません。非常に高い温度で、半導体はその導電率が低下する地点に達する可能性があります。これは、格子振動の増加と散乱効果がキャリア濃度の増加を圧倒するために起こります。

*さまざまなタイプの半導体(内因性と外因性)は、導電率に異なる温度依存性を示します。

この説明は、半導体導電率が温度とともに増加する理由の基本的な理解を提供します。より詳細な分析のために、さまざまなタイプの半導体の特定の特性と、さまざまな温度でのその挙動を研究することを検討してください。

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