本征半导体电阻率随温度升高而降低的原理与机制

随着温度的升高,本征半导体的电阻率会呈现下降的趋势。这一现象主要源于两个关键因素:载流子浓度的增加和载流子迁移率的变化。 首先,在本征半导体中,电子从价带跃迁至导带形成电子-空穴对,这是载流子产生的基础。根据量子力学原理,这种跃迁的概率与温度有关,温度升高意味着更多的电子获得足够的能量跃迁至导带,从而增加了载流子的数量。载流子数量的增加直接导致了电导率的上升,进而使得电阻率下降。 其次,温度的升高还会对载流子的迁移率产生影响。虽然载流子迁移率通常会因晶格振动(声子)散射效应而随温度升高而降低,但在本征半导体中,载流子浓度的显著增加通常会主导整体的电导率变化趋势。因此,在一定温度范围内,电阻率总体上呈现出下降的趋势。 综上所述,本征半导体的电阻率随温度升高而降低的现象是由于载流子浓度增加以及载流子迁移率变化共同作用的结果。这一特性对于半导体器件的设计和应用具有重要意义。
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