半導(dǎo)體電導(dǎo)率有哪些特性

半導(dǎo)體電導(dǎo)率有哪些特性

半導(dǎo)體電導(dǎo)率是半導(dǎo)體材料的一項(xiàng)重要電性質(zhì)，它是指在外加電場的作用下，半導(dǎo)體材料中載流子（電子或空穴）的移動速度和密度所產(chǎn)生的電導(dǎo)效應(yīng)。電導(dǎo)率是電導(dǎo)系數(shù)（導(dǎo)電系數(shù)）和電場強(qiáng)度的乘積，通常用s/m（西羅、米）或ohm.m（歐姆、米）來表示。

半導(dǎo)體電導(dǎo)率與材料結(jié)構(gòu)、摻雜濃度、溫度等因素密切相關(guān)，其特性主要包括以下方面：

1. 非線性特性

半導(dǎo)體電導(dǎo)率與溫度之間的關(guān)系呈非線性曲線，呈現(xiàn)出比金屬和絕緣體更加快速和密切的變化趨勢。一般來說，隨著溫度的升高，電導(dǎo)率先呈上升趨勢，然后在達(dá)到一個峰值后開始下降。

2. 摻雜濃度特性

半導(dǎo)體中夾雜的雜質(zhì)（摻雜物）濃度會顯著影響電導(dǎo)率。在少數(shù)載流子濃度的情況下，摻雜濃度越高，電導(dǎo)率也越高，但當(dāng)濃度達(dá)到一定程度時，載流子之間會相互碰撞，出現(xiàn)相對\textbackslash{}電子流和空穴流的飽和現(xiàn)象，電導(dǎo)率不再增加或甚至呈下降趨勢。

3. 載流子特性

載流子的種類和密度也對半導(dǎo)體電導(dǎo)率產(chǎn)生影響。對于不同類型的載流子，其電導(dǎo)率的表現(xiàn)各有不同。例如，n型半導(dǎo)體中為電子附帶負(fù)電荷，在外電場作用下向電場方向移動，所以其電導(dǎo)率隨著n型半導(dǎo)體中電子密度的增加而增加。

4. 穿隧效應(yīng)特性

穿隧效應(yīng)是一種奇特的半導(dǎo)體電導(dǎo)性質(zhì)，它在半導(dǎo)體application中具有重要的作用。穿隧效應(yīng)是指當(dāng)電子處在足夠thin的勢壘（potential barrier）時，通過量子力學(xué)的穿隧效應(yīng)實(shí)現(xiàn)跨越封鎖層（depletion layer）的電流。因此，固體能隙越窄的半導(dǎo)體、條形半導(dǎo)體器件、雜質(zhì)層和勢壘深的異質(zhì)結(jié)都可以表現(xiàn)出非常顯著的穿隧效應(yīng)。

5. 溫度特性

溫度是半導(dǎo)體電導(dǎo)率變化最直觀和可測量的物理量之一。在沒有加電場的情況下，半導(dǎo)體材料就會呈現(xiàn)出溫度變化而引起的電導(dǎo)率變化。半導(dǎo)體的禁帶隙受溫度的影響而逐漸縮小，而載流子的濃度也隨之增大，因而半導(dǎo)體電導(dǎo)率也隨之增大。在外加電場的作用下，電導(dǎo)率隨著溫度的升高而呈現(xiàn)指數(shù)型增長。

6. 光電導(dǎo)特性

光電導(dǎo)是半導(dǎo)體固體中重要的光學(xué)電學(xué)特性，指在光的激發(fā)下產(chǎn)生的電子和空穴對的溶解度變化，從而引起電導(dǎo)率的變化。這種溶解度變化可以通過控制光照強(qiáng)度和時間來調(diào)節(jié)電導(dǎo)率的大小，洛侖茲效應(yīng)（Lorentz force）和肖特基效應(yīng)（Schottky effect）都是與光電導(dǎo)相關(guān)的重要物理效應(yīng)。

總之，半導(dǎo)體電導(dǎo)率有諸多特性和變化規(guī)律，因此在各種電子電路、電子元器件和光電器件等電學(xué)應(yīng)用中都扮演著至關(guān)重要的角色。