Зависимость электропроводности полупроводников от температуры

При температуре О К полупроводники представляют собой типичные диэлектрики, так как их зона проводимости пуста. При нагревании их проводимость растет, так как все большее количество электронов перебрасывается в зону проводимости. Температурная зависимость электропроводности полупроводников обратна аналогичной зависимости для металлов. [c.86]

Электропроводимость металлов выше Ю Ом -см , диэлектриков ниже 10 Ом -см- (при 298 К), проводимость полупроводников лежит между этими значениями. Однако главное отличие полупроводников от металлов состоит не в количественной оценке электропроводности, а в характере зависимости проводимости от температуры (рис. 4.19). Температурная зависимость проводимости металлов определяется временем свободного пробега электронов. С повышением температуры тепловые колебания атомов в узлах кристаллической решетки усиливаются, что приводит к увеличению взаимодействия их с электронами и к понижению проводимости. [c.187]

Зависимость электропроводности полупроводников от температуры используют в термисторах — датчиках, позволяющих с огромной точностью измерять малые изменения температуры. Зависимость электропроводности от излучений аналогично используют в фотосопротивлениях. [c.275]

Самую большую и разнообразную группу составляют полупроводники, т. е. вещества со значениями электропроводности в интервале примерно от Ю" до 10 ом -см . К ним относятся многие простые тела (германий, кремний, бор, иод), сплавы (например, сплав цинка с сурьмой), различные неорганические соединения (окислы, сульфиды) и довольно большое число органических веществ (сложные ароматические соединения, белки, ряд синтетических полимеров). Однако особенности электрических свойств полупроводников не ограничиваются только величинами электропроводности. Одним из наиболее существенных отличий полупроводника от металла является характер зависимости электропроводности от температуры. В то время как сопротивле- [c.274]

Напишите уравнение зависимости электропроводности полупроводников от температуры. [c.630]

Отмеченное выше различие температурной зависимости электропроводности для полупроводника и для металла обусловлено прежде всего неодинаковым изменением концентрации носителей тока с температурой. В металле концентрация носителей тока практически равна количеству атомов (1022—1023 в 1 сжЗ) и не зависит от температуры, а очень слабый рост сопротивления при нагревании связан с некоторым уменьшением подвижности носителей, составляющей обычно 10—100 см 1в-сек. В полупроводнике же повышение температуры вызывает увеличение концентрации носителей тока, которое тем больше, чем меньше ширина запрещенного участка. Соответствующее увеличение электропроводности с температурой количественно описывается уравнением [c.278]

Движущиеся электроны постоянно сталкиваются с положительно заряженными ионами и в результате теряют энергию, которая выделяется в виде тепла. По мере того как температура металла повышается, тепловое движение ядер усиливается, но одновременно возрастает вероятность столкновений и, следовательно, понижается электропроводность. Такая зависимость электропроводности от температуры является важной особенностью металлов. Класс материалов, известных под названием полупроводников, имеет другой характер этой зависимости проводимость полупроводников повышается с ростом температуры. Но об этом будет сказано ниже. [c.74]

На основании этих противоречий можно предложить для ряда случаев иную трактовку механизма действия полупроводниковых, или точнее неметаллических, катализаторов. Она исходит из современных представлений теорий комплексообразования (теории поля лигандов и теории кристаллического поля) и механизма электропроводности путем перезарядки ионов в кристалле. Последний предложен Вервейем [18] для обратных шпинелей , а затем Мориным [19] — для окислов металлов с незаполненными 3<а -уровнями электронов. Можно предполагать, что подобного рода механизм электропроводности возможен не только для окислов (в том числе тройных систем окислов [20]), но и для широкого круга полупроводниковых соединений переходных металлов. Возникновение в таких соединениях электропроводности связано с присутствием в них ионов одного и того же металла в различных валентных состояниях и в эквивалентных позициях кристаллической решетки. Концентрация носителей заряда в подобных полупроводниках может приближаться к величинам, характерным для металлов, однако энергия активации электропроводности может достигать у них значительной величины, что вызывает резко выраженную зависимость электропроводности от температуры. Относительно высокие значения энергии активации проводимости валентных полупроводников обусловлены подвижностью носителей тока, а не их концентрацией, которая практически не зависит от температуры. Если механизм электропроводности связан с перезаряд- [c.36]

Зависимость электропроводности от температуры и расйфе-деление энергии электронов в примесных полупроводниках., [c.283]

Рис, 132 Зависимость удельной электропроводности х полупроводника ог температуры [c.299]

Электропроводность металлов мало изменяется в зависимости от температуры, поскольку увеличение заселенности их зоны проводимости компенсируется возрастающими при повышении температуры колебаниями кристаллической решетки, которые мешают продвижению электронов. В отличие от этого электропроводность полупроводников зависит от появления в их зоне проводимости даже небольшого числа электронов. Такая электропроводность быстро увеличивается при повышении температуры в результате возрастания заселенности зоны проводимости и одновременного образования вакансий, или дырок , в валентной зоне. В дефектных кристаллах (см. разд. 10.7) электропроводность еще больше увеличивается в результате введения примесей, обладающих избыточными электронами, которые заселяют зону проводимости, либо примесей с дефицитом электронов, что приводит к образованию дырок в валентной зоне. Наличие дырок в валентной зоне позволяет остальным ее электронам [c.391]

В энергетическом спектре полупроводника (рис. 1.10, а) нижняя (валентная) зона также целиком заполнена, а верхняя (зона проводимости)—полностью свободна. Однако в отличие от изолятора ширина Ае разрыва между зонами невелика, хотя и превосходит ЬТ. Переход электронов в зону проводимости требует энергии активации Ае, поэтому электропроводность полупроводников возрастает с температурой, подчиняясь зависимости (1.26). Электроны могут также быть возбуждены и переведены из валентной зоны в зону проводимости под действием [c.24]

Подставляя известные значения в уравнение (13.5), можно получить зависимость удельной электропроводности полупроводника от температуры [c.445]

Зависимость электропроводности полимерных полупроводников от температуры обычно описывается формулой типа (39), причем значение энергии активации /SW в этой формуле составляет для полимеров различного строения от О до 3 эВ. [c.44]

В электролит, температуру которого нужно регулировать, погружают герметически закрытый баллон с термистором, т, е. сопротивлением (металл, сплав, полупроводник), изменяющим свою электропроводность в зависимости от отклонений температуры электролита от заданной величины. [c.253]

Влияние температуры на электропроводность полупроводника является результатом того, что с изменением температуры материала изменяются концентрация и подвижность носителей тока. Влияние температуры нагрева на подвижность носителей тока зависит от рода решеток. Для атомных решеток и выражается зависимостью и = АТ р, где р = 2 [8], и фактически обусловливается рассеиванием волн неоднородностями двух типов нарушением однородной структуры тела всевозможными дефектами решетки и флуктуационными неоднородностями, возникающими нри тепловых колебаниях атомов решетки. [c.92]

Результаты измерений зависимости электропроводности оксидного слоя от температуры показали, что в активированном состоянии электролитическая электропроводность этого слоя составляет лишь малую долю его полной электропроводности, имеюш,ей электронный характер. Активированный оксидный слой катода является полупроводником. [c.45]

Несмотря на наличие сопряжения по цепи по электропроводности ароматические полиамиды не могут быть отнесены к полимерным полупроводникам, обладающим электронной проводимостью. Напротив, эти полимеры имеют такую же электропроводность, как и многие неполярные полимеры с е 2, хотя известно, что повышение диэлектрической проницаемости, как правило, сопровождается увеличением электропроводности. По-видимому, малая электропроводность ароматических полиамидов при комнатных температурах связана с ограниченной молекулярной подвижностью при значительном удалении от температуры стеклования. На температурной зависимости электропроводности наблюдается излом в области 100 °С. Принято считать, что подобный эффект связан с изменением механизма или энергетических параметров процесса переноса зарядов. Например, для большинства полимеров излом на графике температурной зависимости электропроводности наблюдается в области стеклования. Имеющиеся данные [32] указывают на существование протонной проводимости в ароматических полиамидах по крайней мере при температурах выше 80 °С. Возможно, что излом на графике температурной зависимости электропроводно- [c.195]

Учитывая зависимость подвижности й концентрации носителей заряда от температуры [см. (431) ], электропроводность собственного полупроводника можно записать в виде [c.252]

Первый из них измерял температурную зависимость электропроводности окиси цинка (подвергнутой спеканию и в виде напыленных слоев), а также константу Холла при 25 и —190°С. Наклоны кривых зависимости логарифмов этих величин от обратной абсолютной температуры совпадают в пределах 20%. Наклон, который дает энергию ионизации доноров, уменьшается с ростом проводимости — в приближенном согласии с правилом Мейера [30] для окисных полупроводников. Энергия ионизации падает с увеличением концентрации донорного междуузельного цинка. Подвижность при комнатной температуре может изменяться на разных образцах от 0,6 до 30 см в" се/с . [c.306]

ГИИ этой зоны 11 11ос гедующей (пустой) зонами невелик. Поэтому уже при комнатных температурах некоторое количестао электронов аа счет теплового возбуждения перебрасывается в квантовые ячейки пустой зоны, где эти электроны ведут себя совершенно точно так же, как электроны проводимости в металлах (где понятие валентной лоны я зоны проводимости совпадают). Поэтому эта первая пустая зона в полупроводниках носит название зоны проводимости. Механизм электропроводности и электронной теплопроводности здесь такой же, как в металлах главное же различие заключается в том, что число таких электронов проводимости мало и эффект от них невелик роме того, эффект должен по определенной закономерности увеличиваться с температурой, связанной с увеличенным перебросом. Поэтому температурная зависимость ЭТИХ свойств у металлов и полупроводников резко различна. [c.204]

У стеклообразных полупроводников не наблюдается примесной проводимости. На прямых зависимости электропроводности от обратной температуры нет изломов, характерных для кристаллических полупроводников, которые делят проводимость на собственную и примесную. Вводимые добавки различных элементов могут оказывать влияние лишь на собственную проводимость стеклообразного полупроводника. Причем это влияние в стеклообразных полупроводниках проявляется в значительно меньшей степени, чем в кристаллических. [c.158]

На образование отрицательно заряженного кислорода указывают и результаты измерения термо-э. д. с. при 400—550°. При этом полупроводники из я-типа в вакууме превращаются в / -тип в кислороде и знак термо-э. д. с. меняется. На р-полупроводнике адсорбция кислорода увеличивает электропроводность, что также свидетельствует об образовании отрицательно заряженных форм. Показатель степени в зависимости электропроводности от давления увеличивается при понижении температуры (ниже 300°), свидетельствуя о наличии адсорбированного кислорода как в форме при высоких температурах, так и в менее заряженных формах при более низких температурах. [c.305]

Следует отметить, что при исследовании зависимости электропроводности полимерных полупроводников от температуры иногда наблюдается несовпадение кривых у—Г в циклах нагрев — охлаждение — нагрев. Для полифталоцианина меди [72] это связывается с десорбцией воды. В других случаях возможны необратимые химические превращения и перестройки физической структуры в процессе измерения электропроводности. [c.44]

Зависимость электрических свойств полупроводников от температуры и освещенности объясняется электронным строением их кристаллов. Здесь, как и у изоляторов, валентная зона отделена от зоны проводимости запрещенной зоной (рис. 138, полупроводник). Однако ширина запрещенной зоны IS.E в случае полупроводников невелика. Поэтому при действии квантов лучистой энергии или при нагревании электроны, занимающие верхние уровни валентной зоны, могут переходить в зону проводимости и участвовать в переносе электрического тока. С повышением температуры или при увеличении освещенности число электронов, переходящих в зону проводимости, возрастает в соответствии с этим увеличивается и электропроводность полупроводника. [c.535]

Большой интерес представляет структура Кр -полосы кремния, элемента, некоторые свойства которого (например, зависимость его электропроводности от температуры) до сих пор еще не позволяют совершенно надежно отнести его к металлам или электронным полупроводникам. Решающие в этом отношении эксперименты по определению знака температурного коэффициента электроироводности кремния, выполненные до сих пор, приводили к противоречивым результатам. В связи с этим было даже высказано предположение, что кремний и некоторые другие вещества, считающиеся обычно электронными полупроводниками, в действительности обладают металлической проводимостью, а наблюдающееся иногда у этих веществ возрастание электропроводности с температурой объясняется разрушением оксидных пленок, разделяющих мелкие кристаллики в пределах поликристаллического образца. Такая же двойственность характеризует и результаты рентгеноспектроскопического изучения К-эмиссионных полос кремния и его соедине-НИ11. Здесь также наблюдаются значительные разногласия в результатах, полученных разными авторами, и сосуществование признаков, характерных для свойств металлических тел и полупроводников. [c.44]

Различие между диэлектриками и полупроводниками заключается в тогу1, что у первых выраженное в электрон-вольтах расстояние между полосой проводимости и лежащей ниже её дозволенной целиком занятой полосой много больше, чем у вторых. Поетому появление электрона в полосе проводимости в случае диэлектриков гораздо менее вероятно, чем в случае полупроводников, и не имеет места за счёт энергии теплового движения частиц диэлектрика. Напротив, у полупроводников такой переход возможен и приводит к специфической для полупроводников зависимости электропроводности от температуры. [c.116]

Как известно, Т10г является электронным полупроводником, электропроводность которого возрастает, а зависимость электропроводности от температуры становится более слабой с увеличением степени восстановления ТЮг [5, 6]. При значительной степени восстановления ТЮа величина электропроводности практически становится независящей от тол -иературы. [c.264]

Во всех случаях пе было отмечено сверхтонкой структуры в спектре ЭПР в соответствии с результатами Флетчера [8] наблюдалась одна относительно узкая линия. Результаты измерения зависимости удельной электропроводности от температуры, термоэлектродвижущей силы и вычисленная энергия активации приведены на рисунке и в таблице. Приведенные данные показывают, что все полученные вещества обладают дырочной проводимостью (термоэдс положительна). Значения энергии активации лежат в пределах 0,65—0,32 эв. Удельная электропроводность при 20° для приведенных образцов находится в интервале 10 —10" ом м . Таким образом, энергия активации, электропроводность и термоэдс полученных нами полимерных веществ имеют порядок величин, обычный для полупроводников. Во всех случаях измерить эффект Холла обычной схемой не удалось, с чем столкнулся также Уинслоу это обстоятельство находит естественное объяснение в малой подвижности носителей тока в подобных системах. Термическая обработка полиакрилонитрила под давлением аммиака приводит к значительному повышению электропроводности. При введении солей металлов, кроме того, заметно снижается энергия активации. [c.90]

Известно, что изменение структуры ближнего порядка должно сопровождаться резким изменением плотности. Как видно из таблицы, плотность кристаллического и стеклообразного СсЮеРг отличается незначительно. Сравнительно небольшое изменение плотности при стеклообразовании соединения СсЮеРг говорит о том, что стеклование этого соединения не сопровождается существенным изменением структуры ближнего порядка. Установлено, что температурная зависимость электропроводности стеклообразного Сс10еР2 в области температур 300—800 °К подчиняется известному для полупроводников экспоненциальному закону. На рис. 2 приведена зависимость электропроводности стеклообразного СсЮеРг от обратной температуры. Величина наклона прямой не изменяется при повышении температуры на 150° выше температуры начала размягчения. Отсутствие изменений в закономерности lgo = f(l/7 ) при температуре выше температуры начала размягчения дает основание предполагать, что в процессе кристаллизации существенных изменений в ближнем порядке не происходит. [c.336]

В этом случае число ионов цинка в междуузлиях и число свободных электронов будет уменьшаться с увеличением парциального давления кислорода. Это приводит к зависимости электропроводности от давления кислорода — явлению, хорошо известному в физике полупроводников [1]. Более сложные отношения будут наблюдаться при низких температурах, когда за измеримый промежуток времени нельзя достичь равновесия между газовой фазой и дефектами всей кристаллической решетки по причине слишком малой подвижности ионных дефектов. При этих условиях реакция может не пойти далее первой стадии — химической адсорбции кислорода. [c.245]

Часто указывается, что электропроводность образцов ZnO, подвергнутых спеканию, а также других окислов /г-типа обычно обусловлена проводимостью тонких слоев вблизи поверхности, а не проводимостью объема [25—28]. По современным представлениям образование этих тонких слоев у поверхности окислов вызывается переносом электрона к хемосорбированному веществу при хемосорбции. В результате количество адсорбированного вещества можно сопоставить с электронными свойствами твердого тела и газовых молекул. Как показали Ляшенко и Степко [29], на основе того же процесса переноса можно объяснить зависимость электропроводности некоторых полупроводников от давления СО, СОг, этанола, метанола, ацетона и воды. Характер проводимости некоторых смешанных окислов при высоких температурах можно объяснить таким же путем [30]. [c.247]

При появлении электронов в свободной зоне вещество становится проводником, н его чроводимост з в отличие от проводимости металлов пе уменьшается, а увели-Ч1тзается с ростом температуры. Это объясняется тем, что число тепловых забросов электронов растет в экспоненциальной зависимости от телшературы. Следовательно, при температурах, отличных от О К, сушествует ио электропроводности третий тип вещества — полупроводники. [c.283]