题目
当温度升高时,少子的数量().A. 增多B. 减少C. 不变
当温度升高时,少子的数量().
A. 增多
B. 减少
C. 不变
题目解答
答案
A. 增多
解析
本题考查半导体物理中少子数量与温度的关系这一知识点。解题思路是依据半导体中少子产生的原理,分析温度对少子产生过程的影响,进而得出少子数量随温度的变化情况。
在半导体中,少子(少数载流子)是由本征激发产生的。本征激发是指半导体中的价电子获得足够的能量挣脱共价键的束缚,成为自由电子,同时在原来的位置上留下一个空穴,自由电子和空穴就是一对本征激发产生的载流子。
温度是影响本征激发的重要因素。温度升高时,半导体中的原子热运动加剧,价电子获得的能量增多。根据能量守恒和量子力学原理,价电子获得足够能量挣脱共价键束缚的概率增大。
设温度为 $T$ 时,本征激发产生的电子 - 空穴对的浓度为 $n_i$,本征激发产生电子 - 空穴对的过程可以用一个与温度相关的函数来描述,一般来说,本征激发产生的载流子浓度 $n_i$ 与温度 $T$ 的关系可以近似表示为 $n_i^2 = N_cN_v e^{-\frac{E_g}{kT}}$,其中 $N_c$ 和 $N_v$ 分别是导带底和价带顶的有效状态密度,$E_g$ 是半导体的禁带宽度,$k$ 是玻尔兹曼常数。
从这个公式可以看出,当温度 $T$ 升高时,$-\frac{E_g}{kT}$ 的绝对值减小,$e^{-\frac{E_g}{kT}}$ 的值增大,从而 $n_i^2$ 增大,$n_i$ 也增大。而少子的数量与本征激发产生的载流子浓度 $n_i$ 密切相关,所以少子的数量会增多。