Температурная зависимость проводимости применсных полупроводников

Рассмотрим зависимость удельной электропроводности примесного полупроводника от температуры. Запишем выражение

Эта формула показывает, что удельная электропроводность полупроводника зависит от типа вещества и от температуры, то есть чем выше температура, тем удельная электропроводность выше, причем эта зависимость носит экспоненциальный характер.

На рис 2.7 приведена зависимость удельной электропроводности полупроводника от температуры (кривая 1). Для большей наглядности по оси абсцисс значения температуры отложены в ˚С. Эта зависимость имеет три характерные области: примесной, смешанной и собственной проводимости.

При относительно низких температурах, когда можно пренебречь тепловой генерацией носителей, удельная электропроводность примесного полупроводника определяется главным образом примесной составляющей удельной электропроводности, т.е. концентрацией и подвижностью основных носителей заряда (участок I на рис 2.7). С увеличением температуры подвижность носителей уменьшается, т.к. возрастает число столкновений носителей с атомами кристаллической решетки (сокращается средняя длина свободного пробега).

В связи с этим удельная электропроводность полупроводника несколько снижается (участок II на рис 2.7).

В области положительных температур наряду с примесной проводимостью все большую роль начинает играть собственная проводимость полупроводника, связанная с генерацией электронов и дырок. Это приводит к тому, что при значительном повышении температуры, несмотря на уменьшение подвижности носителей, электропроводность возрастает по экспоненциальному закону (участок III, кривая 1, рис 2.7). На этом участке экспоненциальный рост удельной электропроводности примесного полупроводника практически совпадает с таким же изменением электропроводности собственного полупроводника (кривая 2 рис 2.7).

Рассмотрение зависимости σ_пр = f(t) показывает, что лишь на участке II электропроводность примесного полупроводника остается относительно стабильной. Именно этот участок стремятся использовать при построении большинства полупроводниковых приборов. На других участках электропроводность меняется весьма существенно, что может привести к нарушению нормального режима работы полупроводниковых устройств.