半导体电阻率与温度的关系

关键的外卖

• 随着温度升高，金属的电阻率增加，使其电阻的温度系数为正。

• 半导体的电阻温度系数为负。

• 外源半导体的电阻率大于本征半导体。

半导体电阻率的温度依赖性在其电子学应用中起着重要的作用

导电性描述电流通过材料的难易程度，是材料的一个重要参数。导体是允许电流通过的材料。那些阻挡电流的叫做绝缘体。当通过导体的电流作为一个相对参数时，有些材料会落在导体和绝缘体之间。这种材料被称为半导体。

在所有这些材料中，电流的流动都可以直接与之相关材料的导电性，即电阻率的倒数。电阻率是一种材料特性，它确实是与温度有关的．半导体电阻率的温度依赖性在其电子学应用中起着重要的作用。在本文中，我们将探讨为什么会这样。

电阻率是什么?

电阻率是材料的固有性质。它是一个常数给定温度下的物质．材料的电阻率可以定义为材料的单位截面积和单位长度的电阻。材料的电阻率与它的长度和面积无关。

材料的电阻与电阻率的关系为:

注意，R为电阻，为材料的电阻率，l为长度，A为材料的截面积。电阻率的单位是欧姆表。

电导率是电阻率的倒数。当材料的电阻率很高时，那么它的导电性就很低，反之亦然。考虑到这种关系，可以说金属或导体的电阻率很低。按电阻率上升的顺序排列材料，依次是导体、半导体和绝缘体。

接下来，我们将探讨温度如何影响电阻率。

电阻率与温度的关系

材料的电阻率与温度有关。电阻率对导体、半导体和绝缘体的温度依赖性是不同的。在讨论半导体之前，我们先讨论导体和绝缘体的电阻率是如何变化的。

导体

在导体中，随着温度的升高，原子开始剧烈振动，导致自由电子和其他电子的碰撞。这种碰撞导致自由电子能量的损失，而自由电子能量的损失就是电流的来源。由于能量的流失，电子的运动或漂移速度的降低增加了导体，特别是金属的电阻率。随着温度的升高，金属的电阻率也随之增加，使其电阻的温度系数为正。在高温下，导体电阻率增大，电导率减小。

绝缘体

绝缘子随着温度的升高而移向传导区。绝缘子的电阻率随温度的升高而降低，从而使电导率增加。绝缘体的电阻温度系数为负。

接下来，我们将探讨半导体电阻率的温度依赖性。

半导体电阻率与温度的关系

在半导体中，导带和价带之间的能隙随着温度的升高而减小。半导体材料中的价电子在高温下获得能量打破共价键并跃迁到导带。这会产生更多的载流子高温下的半导体．载流子浓度越高，半导体的电阻率越低。当半导体的电阻率随温度的升高而降低时，它的导电性就增强了。半导体在高温下表现出优良的导电性。

下图显示了半导体中电阻率与温度之间的关系。半导体的电阻温度系数为负。这一特性被用于半导体在电子领域的应用。当施加外部电压时，半导体晶体的温度升高，这反过来又增加了其中热产生载流子的密度。产生更多的电子-空穴对，使得电流很容易通过半导体。

半导体中的电阻率与温度

半导体的性能是通过掺杂给体或受体杂质而提高的。这种半导体称为外源性半导体。外源半导体的电阻率大于本征半导体(未掺杂或纯半导体)。

半导体电阻率的温度依赖性非常有利;我们今天所使用的半导体电子产品，只是由于电阻的负温度系数才有可能。Cadence提供了一套设计和分析工具，以帮助构建固态电子电路。

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