1. Aumento della concentrazione del vettore:
* semiconduttori intrinseci: Nei semiconduttori intrinseci, il numero di portatori di carica liberi (elettroni e fori) è relativamente basso a basse temperature. All'aumentare della temperatura, più elettroni di valenza guadagnano abbastanza energia per liberarsi dai loro legami e diventare elettroni di conduzione, lasciando alle spalle i buchi nella banda di valenza. Questo aumento sia degli elettroni che dei buchi contribuisce direttamente all'aumento della conducibilità.
* semiconduttori estrinseci: Nei semiconduttori estrinseci (drogati con impurità), l'aumento dipendente dalla temperatura della concentrazione del vettore è ancora più significativo. Man mano che la temperatura aumenta, più atomi di impurità donano o accettano elettroni, portando a un sostanziale aumento del numero di vettori liberi.
2. Aumento della mobilità del vettore:
* A temperature più elevate, gli atomi nel reticolo dei semiconduttori vibrano in modo più vigoroso. Questa vibrazione rende più difficile che i portatori di carica si muovano liberamente, portando a una diminuzione della mobilità del vettore. Tuttavia, l'aumento della concentrazione del vettore dovuto all'eccitazione termica supera la diminuzione della mobilità, con conseguente aumento netto della conducibilità.
3. Riduzione del gap di banda:
* Il divario energetico tra la banda di valenza e la banda di conduzione diminuisce leggermente con l'aumentare della temperatura. Questa riduzione del gap di banda rende più facile per gli elettroni saltare dalla banda di valenza alla banda di conduzione, aumentando ulteriormente il numero di vettori e conducibilità liberi.
Nel complesso:
L'aumento della concentrazione del vettore è il fattore dominante che contribuisce all'aumento della conducibilità con la temperatura nei semiconduttori. Sebbene la mobilità del vettore diminuisca con la temperatura, l'aumento della concentrazione del vettore è molto più grande, con conseguente aumento netto della conducibilità.
Nota importante:
* La conduttività di un semiconduttore non aumenta indefinitamente con la temperatura. A temperature estremamente elevate, il semiconduttore può raggiungere un punto in cui la sua conduttività diminuisce. Ciò accade perché l'aumento delle vibrazioni reticolari e gli effetti di scattering travolgono l'aumento della concentrazione del portatore.
* Diversi tipi di semiconduttori (intrinseci vs. estrinseci) mostrano diverse dipendenze di temperatura nella loro conduttività.
Questa spiegazione fornisce una comprensione di base del perché la conducibilità dei semiconduttori aumenta con la temperatura. Per un'analisi più approfondita, prendi in considerazione la ricerca delle proprietà specifiche di diversi tipi di semiconduttori e il loro comportamento a varie temperature.
