Собствена електропроводимост, метал Laboratory
собствена електропроводимост
В идеалния случай, електрическата проводимост на кристала полупроводникови се извършва чрез движение на равен брой свободни електрони и дупки. Това се нарича проводимостта на себе си.
Процесът на възникване на електрони и дупки мобилност е казано по-горе. Помислете за това, което определя тяхната концентрация.
След появата на свободни електрони се движи на няколко interatomic разстояния, той отговаря на път за един от ковалентните връзки на дупката и го изпълва. Рекомбинацията случи, т.е.. Е. изчезването на свободен електрон и дупка в резултат на тяхната връзка с неутрален частица. Но поради флуктуация появява атома друг свободен електрон и се образува отвор, и така друг. D. По този начин, непрекъснато се появяват и изчезват електрони и дупки, а броят на двойките, които се появяват за единица време, равен на броя на изчезване. Ето защо, при всяка температура, във всеки момент в идеален кристал съществува еднакъв брой свободни електрони и дупки.
Броят на свободни електрони и дупки зависи от времето, необходимо за прекъсване валентна връзка електрони с атомни ядра в материала и температурата енергия. Смята се, че в идеалния кристал германий при стайна температура, концентрацията на електрони или дупки 2,5-1013 I = 1 / cm3. Когато този сайт е германий проводимост 2-10-2 1 / ома • см. Силиконовата голямо количество енергия, необходимо за фрактура сърцевина електрон. Следователно, концентрацията на електрони или дупки в силиций и по-малко при стайна температура е 6,8 • 1010 1 / cm3. En проводимост на силиций е 1,57-10-5 л / ома см, т.е.. Д. 1300 пъти по-ниска от тази на германий.
Нека разгледаме зависимостта на проводимост на температура. Както бе споменато по-горе, електрическата проводимост на полупроводника е пряко пропорционална на мобилността на електрони и дупки и тяхната концентрация. С повишаване на температурата, концентрацията на свободни електрони и дупки увеличава драстично като повече валентност електрон получава достатъчно енергия, за да се прекъсне връзката, с атомните ядра. В същото време, поради повишена термична решетка вибрация на атомите на електрон мобилността на допълнителната спиране се намалява, но това намаление е незначително. Определящият фактор е силна концентрация зависимостта на температурата. Следователно, с повишаване на температурата се увеличава електропроводимостта на полупроводници. Повишаване на температурата с 1 ° С увеличава електропроводимостта на полупроводника от 3-6% и се увеличава до 10 ° С - около 75%, и повишаване на температурата от 100 ° С - 50 пъти.
В метали, концентрацията на свободни електрони е константа, е 1 1022 / cm3 и температурата е практически независими. Поради постоянни концентрации на метален електропроводимостта се определя изцяло от мобилността на електрон. Следователно, температурата нараства метал електрическа проводимост намалява.