Почему электрическое сопротивление полупроводников уменьшается при повышении температуры?

Электрическое сопротивление полупроводников уменьшается при повышении температуры из-за двух основных факторов: изменения концентрации носителей заряда и изменения подвижности носителей заряда.

1. Изменение концентрации носителей заряда: При повышении температуры в полупроводнике возрастает количество тепловой энергии, доступной для возбуждения электронов из валентной зоны в зону проводимости. Это приводит к увеличению концентрации свободных электронов и дырок, то есть увеличению числа носителей заряда. Большее количество носителей заряда ведет к уменьшению электрического сопротивления полупроводника.
2. Изменение подвижности носителей заряда: При повышении температуры происходит увеличение фонового теплового движения атомов в кристаллической решетке полупроводника. Это приводит к увеличению столкновений между носителями заряда и атомами решетки, что в свою очередь снижает их подвижность. Уменьшение подвижности носителей заряда ведет к увеличению электрического сопротивления полупроводника.

Оба эти фактора, изменение концентрации носителей заряда и изменение подвижности носителей заряда, влияют на эффективность проводимости в полупроводнике. При повышении температуры эффект увеличения концентрации носителей заряда преобладает над эффектом снижения подвижности носителей заряда, что в итоге приводит к уменьшению электрического сопротивления полупроводника.

Важно отметить, что зависимость электрического сопротивления от температуры может быть разной для различных типов полупроводников. Например, в полупроводниках типа n электрическое сопротивление обычно уменьшается с повышением температуры, а в полупроводниках типа p — наоборот, увеличивается. Это связано с особенностями изменения концентрации и подвижности носителей заряда при изменении температуры в разных типах полупроводников.