掺入杂质和提高温度都能使半导体的电阻率减小,这两种减小半导体电阻率的方法本质上有什么区别?

Question

掺入杂质和提高温度都能使半导体的电阻率减小,这两种减小半导体电阻率的方法本质上有什么区别?

Answer 1

物体导电本领的大小可用 电 阻 率 来表示.金属导体的电阻率约在 10 -4 W ·cm 以下,绝缘体的电阻率约在 10 9 W ·cm 以上,半导体的电子率是介于二者之间,约在 10 -4 10 9 W ·cm .通常,当半导体中的杂质含量很高时,电导率很高,呈现出一定的金属性,而纯净半导体在低温下的电导率很低,呈现出绝缘性.（ 1 ）半导体的电阻率对温度的反应灵敏.纯净半导体的电阻率随温度变化很显著,而且电阻率随温度升高而下降.例如纯锗,当温度从 20 o C 升高到 30 o C 时,电阻率就降低一半左右.而金属的电阻率随温度的变化比较小,而且随温度升高电阻率增大.
（ 2 ）微量的杂质能显著地改变半导体的电阻率.例如在纯硅中掺入 6 ′ 10 15 /cm 3 的杂质磷或锑,即在硅中掺入千万分之一的杂质,就能使它的电阻率从 2.15 ′ 10 5 W ·cm 减小到 1 W ·cm ,降低了 20 万倍.晶格结构的完整与否也会对半导体导电性能有极大的影响.因此在制作半导体器件时除人为地在半导体中掺入有用杂质来控制半导体的导电性外,还要严格防止一些有害杂质对半导体的沾污,以免改变半导体的导电性能,使生产出来的器件质量下降,甚至报废.但金属中含有少量杂质时,看不出电阻率会有什么显著的变化.
（ 3 ）适当的光照可使半导体的电阻率显著改变.当某种频率的光照射半导体时,会使半导体的电阻率显著下降,这种现象叫光电导.自动控制中用到的光敏电阻就是利用半导体的光电导特性来制成的.但是,金属的电阻率不受光照影响.
总之,半导体的导电性能非常灵敏地依赖于外界条件、材料的纯度以及晶体结构的完整性等.半导体的导电性能所以有上述特点是由半导体内部特殊的微观结构所决定的