n型半导体电阻率随温度变化的特性

当温度下降时,n型半导体的电阻会升高

半导体材料的电阻率与温度有密切的关系。

温度升高，半导体的电阻率会明显变小。例如纯锗（Ge），温度每升高10度，其电阻率就会减少到原来的一半。

N型半导体也称为电子型半导体。N型半导体即自由电子浓度远大于空穴浓度的杂质半导体。在纯净的硅晶体中掺入五价元素（如磷），使之取代晶格中硅原子的位置，就形成了N型半导体。

在N型半导体中，自由电子为多子，空穴为少子，主要靠自由电子导电。自由电子主要由杂质原子提供，空穴由热激发形成。掺入的杂质越多，多子（自由电子）的浓度就越高，导电性能就越强

n型半导体费米能级随温度变化曲线：载流子数目可以用费米-狄拉克函数描述，从该函数可以看到，载流子数目取决于费米能级位置（可通过掺杂调控）和温度。温度升高后，载流子数目升高。

费米衡量电子占有能级的几率问题，在其下几率大于二分之一，其上小于二分之一。费米能级由材料决定，掺杂为p型，费米靠近价带，n型相反。费米影响功函数，费米大，功函数小，则电流注入效率高。

物理意义

对于金属，绝对零度下，电子占据的最高能级就是费米能级。费米能级的物理意义是，该能级上的一个状态被电子占据的概率是1/2。在半导体物理中，费米能级是个很重要的物理参数，只要知道了它的数值，在一定温度下，电子在各量子态上的统计分布就完全确定了。

我以N型半导体给你举一个例子：单位体积的硅原子数为10^22cm^-3,若杂质含量为10^-4（万分之一），则杂质原子浓度为10^18cm^-3。在常温下，杂质能级上的电子即使只有十分之一被激发到导带中，其浓度也为10^17cm^-3。而常温下硅的本征载流子浓度只有10^10cm^-3的量级。可见N型半导体中多数载流子是电子，而少数载流子是本征载流子（电子空穴对）。可见，在室温附近，许多元素半导体本征载流子为数极少，所以本征半导体电阻仍很高。而在同一温度下，掺杂半导体的导电能力为本征半导体的数百倍及其以上。

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