半导体电导率有哪些特性

半导体电导率有哪些特性

半导体电导率是半导体材料的一项重要电性质，它是指在外加电场的作用下，半导体材料中载流子（电子或空穴）的移动速度和密度所产生的电导效应。电导率是电导系数（导电系数）和电场强度的乘积，通常用s/m（西罗、米）或ohm.m（欧姆、米）来表示。

半导体电导率与材料结构、掺杂浓度、温度等因素密切相关，其特性主要包括以下方面：

1. 非线性特性

半导体电导率与温度之间的关系呈非线性曲线，呈现出比金属和绝缘体更加快速和密切的变化趋势。一般来说，随着温度的升高，电导率先呈上升趋势，然后在达到一个峰值后开始下降。

2. 掺杂浓度特性

半导体中夹杂的杂质（掺杂物）浓度会显著影响电导率。在少数载流子浓度的情况下，掺杂浓度越高，电导率也越高，但当浓度达到一定程度时，载流子之间会相互碰撞，出现相对\textbackslash{}电子流和空穴流的饱和现象，电导率不再增加或甚至呈下降趋势。

3. 载流子特性

载流子的种类和密度也对半导体电导率产生影响。对于不同类型的载流子，其电导率的表现各有不同。例如，n型半导体中为电子附带负电荷，在外电场作用下向电场方向移动，所以其电导率随着n型半导体中电子密度的增加而增加。

4. 穿隧效应特性

穿隧效应是一种奇特的半导体电导性质，它在半导体application中具有重要的作用。穿隧效应是指当电子处在足够thin的势垒（potential barrier）时，通过量子力学的穿隧效应实现跨越封锁层（depletion layer）的电流。因此，固体能隙越窄的半导体、条形半导体器件、杂质层和势垒深的异质结都可以表现出非常显著的穿隧效应。

5. 温度特性

温度是半导体电导率变化最直观和可测量的物理量之一。在没有加电场的情况下，半导体材料就会呈现出温度变化而引起的电导率变化。半导体的禁带隙受温度的影响而逐渐缩小，而载流子的浓度也随之增大，因而半导体电导率也随之增大。在外加电场的作用下，电导率随着温度的升高而呈现指数型增长。

6. 光电导特性

光电导是半导体固体中重要的光学电学特性，指在光的激发下产生的电子和空穴对的溶解度变化，从而引起电导率的变化。这种溶解度变化可以通过控制光照强度和时间来调节电导率的大小，洛仑兹效应（Lorentz force）和肖特基效应（Schottky effect）都是与光电导相关的重要物理效应。

总之，半导体电导率有诸多特性和变化规律，因此在各种电子电路、电子元器件和光电器件等电学应用中都扮演着至关重要的角色。