conductivitate electrică proprie, laborator din metal
conductivitate electrică proprie
In mod ideal, conductivitatea electrică a cristalului semiconductor se realizează prin deplasarea unui număr egal de electroni liberi și găuri. Aceasta se numește conductivitatea proprie.
Procesul de apariție a mobilității electronilor și gaura a fost spus mai sus. Luați în considerare ceea ce determină concentrația lor.
După apariția unei mișcări de electroni liberi pe câteva distanțe interatomice, el întâlnește în drumul său spre una dintre legăturile covalente ale găurii și umple-l. Recombinarea are loc, adică. E. Dispariția electron liber și gaură, ca urmare a legăturii lor cu particula neutră. Dar, din cauza fluctuațiilor termice apare atomi de alt electron liber și este format dintr-o gaură, și așa alta. D. Astfel, apar si dispar continuu electroni și goluri, iar numărul de perechi care au loc pe unitatea de timp, egal cu numărul de dispariție. Prin urmare, la orice temperatură la fiecare moment într-un cristal ideală există același număr de electroni liberi și găuri.
Numărul de electroni liberi și găuri depinde de energia necesară pentru a rupe electronii de legătură de valență cu nuclee atomice în materialul și temperatura. Se estimează că, în germaniu cristal ideală la temperatura camerei, concentrația de electroni sau găuri 2,5-1013 I = 1 / cm3. Când acest site este germaniul conductivitate 2-10-2 1 / ohm • cm. Siliciul cantitate mare de energie necesară pentru a fractura un electron miez. De aceea, concentrația de electroni sau găuri în siliciu și mai puțin la temperatura camerei este de 6,8 • 1010 1 / cm3. En conductivitate de siliciu este 1,57-10-5 l / ohm-cm, adică. E. 1300 ori mai mică decât cea a germaniu.
Să examinăm dependența conductivității de temperatură. După cum sa menționat mai sus, conductivitatea electrică a semiconductorului este direct proporțională cu mobilitatea electronilor și găuri și concentrația lor. Cu creșterea temperaturii, concentrația de electroni liberi și găuri crește dramatic mai valență de electroni primește energie suficientă pentru a rupe legătura cu nucleele atomice. În același timp, datorită creșterii vibrațiilor latice termică a atomilor mobilității electronilor a frânării suplimentară este redusă, dar această reducere este neglijabilă. Factorul determinant este puternic dependenta de concentrare a temperaturii. De aceea, odată cu creșterea temperaturii crește conductivitatea electrică a semiconductorilor. Creșterea temperaturii cu 1 ° C crește conductivitatea electrică a semiconductorului cu 3-6%, și crește la 10 ° C - aproximativ 75%, și o creștere a temperaturii de 100 ° C - 50 de ori.
In metale, concentrația de electroni liberi este constantă, este de 1 1022 / cm3, iar temperatura este practic independentă. Datorită concentrațiilor constante ale conductibilității electrice de metal este determinată integral de mobilitatea electronilor. De aceea, creșterea temperaturii metalului conductivitate electrică scade.