Как изменяется сопротивление полупроводников при изменении температуры
- Сопротивление полупроводников и его зависимость от температуры
- Строение полупроводников и зонная теория твердых тел
- Энергетические уровни электронов в полупроводниках
- Структура энергетической диаграммы полупроводников
- Зависимость проводимости от температуры
Сопротивление полупроводников и его зависимость от температуры
Сопротивление полупроводников является интересным явлением, которое имеет свое место между сопротивлением металлов и диэлектриков. Более того, оно также обладает особой зависимостью от температуры. В данной статье мы рассмотрим основные принципы сопротивления полупроводников и его изменение в зависимости от изменения температуры.
Строение полупроводников и зонная теория твердых тел
Для начала, необходимо понять основы строения полупроводников. Внутреннее строение полупроводников объясняется природой их строения, которое основано на зонной теории твердых тел. Эта теория объясняет принципы организации проводимости в полупроводниках с помощью энергетических диаграмм.
Энергетические уровни электронов в полупроводниках
Для лучшего понимания энергетической структуры полупроводников, необходимо нарисовать энергетическую диаграмму. На этой диаграмме будут обозначаться энергетические уровни электронов атомов вещества. Важно отметить, что будут обозначаться только энергетические уровни электронов внешних орбиталей атомов, так как именно они влияют на проводимость вещества. В твердых полупроводниковых материалах количество атомов огромно, что приводит к почти непрерывному заполнению энергетических уровней.
Структура энергетической диаграммы полупроводников
Однако, если внимательно рассмотреть энергетическую диаграмму, можно заметить наличие разрыва в некоторой области. Это означает, что существует промежуток, где отсутствуют энергетические уровни. Таким образом, диаграмма делится на три основные части: валентная зона (нижняя), запрещенная зона (отсутствие уровней) и зона проводимости (верхняя). Зона проводимости отвечает за электроны, которые свободно перемещаются и могут участвовать в проводимости материала. Электроны, находящиеся в валентной зоне, не участвуют в проводимости, так как они тесно связаны с атомами. Ширина запрещенной зоны в энергетической диаграмме полупроводников отличается от других материалов и обладает меньшей шириной, что позволяет электронам переходить из валентной зоны в зону проводимости. Обычная проводимость полупроводников при комнатной температуре объясняется флуктуациями, которые переносят электроны в зону проводимости.
Зависимость проводимости от температуры
При нагреве полупроводникового материала электроны валентной зоны получают дополнительную энергию, достаточную для перехода в зону проводимости. Таким образом, все больше электронов получают возможность участвовать в проводимости материала. В эксперименте видно, что с увеличением температуры повышается проводимость полупроводника.
Таким образом, сопротивление полупроводников имеет свое место между металлами и диэлектриками и обладает уникальной зависимостью от температуры. Понимание основ строения полупроводников и их энергетической диаграммы позволяет лучше объяснить и управлять проводимостью полупроводниковых материалов.