温度对半导体电阻的影响

当温度升高时,半导体的电阻会增大。这一现象与金属材料的行为相反,在金属中温度升高会导致电阻增加,这是因为金属中的自由电子数量相对固定,温度上升增加了电子的热运动,从而增加了电子与原子碰撞的机会,导致电阻增加。而在半导体中,导电主要是依靠自由电子和空穴这两种载流子。温度上升时,原子周围的价电子获得足够的热能而脱离原子核的束缚成为自由电子,这个过程称为本征激发。自由电子的增多意味着可以提供更多的载流子,理论上应使电阻下降。然而,与此同时,这些自由电子会在原子核附近留下正电荷空位(即“空穴”),这些空穴同样可以作为载流子参与导电,但其迁移率通常低于自由电子。此外,自由电子与空穴的复合概率随温度上升而增加,这进一步增加了电阻。因此,在半导体中,尽管载流子总数随温度上升而增加,但由于上述原因,整体上表现为电阻增大。这种特性使得半导体材料在温控电路、温度传感器等应用领域具有独特的优势。
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