1. Ökad bärarkoncentration:
* intrinsiska halvledare: I inneboende halvledare är antalet fria laddningsbärare (elektroner och hål) relativt lågt vid låga temperaturer. När temperaturen ökar får fler valenselektroner tillräckligt med energi för att bryta sig loss från sina bindningar och bli ledningselektroner och lämnar efter sig hål i valensbandet. Denna ökning av både elektroner och hål bidrar direkt till ökad konduktivitet.
* extrinsiska halvledare: I extrinsiska halvledare (dopade med föroreningar) är den temperaturberoende ökningen av bärarkoncentrationen ännu mer betydande. När temperaturen stiger, donerar eller accepterar mer förorenade atomer elektroner, vilket leder till en betydande ökning av antalet fria bärare.
2. Ökad bärarmobilitet:
* Vid högre temperaturer vibrerar atomerna i halvledargitteret mer kraftfullt. Denna vibration gör det svårare för laddningsbärare att röra sig fritt, vilket leder till en minskning av bärarnas rörlighet. Ökningen i bärarkoncentrationen på grund av termisk excitation uppväger emellertid minskningen av rörlighet, vilket resulterar i en nettoökning i konduktivitet.
3. Band Gap Reduction:
* Energikapiet mellan valensbandet och ledningsbandet minskar något med ökande temperatur. Denna minskning av bandgapet gör det enklare för elektroner att hoppa från valensbandet till ledningsbandet, vilket ytterligare ökar antalet fria bärare och konduktivitet.
Sammantaget:
Ökningen i bärarkoncentrationen är den dominerande faktorn som bidrar till ökningen i konduktivitet med temperatur i halvledare. Även om bärarmobilitet minskar med temperaturen är ökningen i bärarkoncentrationen mycket större, vilket resulterar i en nettoökning i konduktivitet.
Viktig anmärkning:
* Konduktiviteten hos en halvledare ökar inte på obestämd tid med temperaturen. Vid extremt höga temperaturer kan halvledaren nå en punkt där dess konduktivitet minskar. Detta händer eftersom ökningen av gittervibrationer och spridningseffekter överväldigar ökningen av bärarkoncentrationen.
* Olika typer av halvledare (inneboende kontra extrinsic) uppvisar olika temperaturberoenden i deras konduktivitet.
Denna förklaring ger en grundläggande förståelse för varför halvledarkonduktivitet ökar med temperaturen. För en mer djupgående analys kan du överväga att undersöka de specifika egenskaperna hos olika typer av halvledare och deras beteende vid olika temperaturer.
