半导体电阻率 电阻率的理解

小编 2024-10-09 垂直应用 23 0

电阻率的理解

1.物理意义:电阻率ρ是一个反映导体导电性能的物理量,是导体材料本身的属性,与导体的形状、大小无关.

2.大小:ρ=RS/l,各种材料的电阻率在数值上等于用该材料制成的长度为1m、横截面积为1m²的导体的电阻.

(1)不能根据ρ=RS/l错误地认为电阻率跟导体的横截面积S成正比,跟导体长度l成反比.

(2)某种材料的电阻率大,不能说它对电流的阻碍作用一定大.这是因为电阻率大的材料制成的电阻可以是一个小电阻,这完全可由电阻的l、S决定.

(3)各种材料都有各自的电阻率,各种金属中银的电阻率最小,其次是铜、铝,合金的电阻率大于组成它的任何一种纯金属的电阻率.

3.单位:欧·米(Ω·m).

4.电阻率与温度的关系

(1)金属的电阻率随温度升高而增大,可用于制作电阻温度计.

(2)半导体和电解质的电阻率随温度的升高而减小,半导体的电阻率随温度变化较大,可用于制作热敏电阻.

(3)有些合金如锰铜、镍铜的电阻率几乎不受温度变化的影响,可用来制作标准电阻.

(4)有些物质当温度降低到绝对零度附近时,电阻率突然减小到零——这种现象叫超导现象.能够发生超导现象的物体叫超导体.材料由正常状态转变为超导状态的温度叫超导材料的临界温度Tc.

例:金属材料的电阻率有以下特点:一般而言,纯金属的电阻率小,合金的电阻率大;金属的电阻率随温度的升高而增大,有的金属电阻率随温度变化而显著变化,有的合金的电阻率几乎不受温度的影响.根据以上的信息,判断下列的说法中正确的是(B)

A.连接电路用的导线一般用合金来制作

B.电炉、电阻器的电阻丝一般用合金来制作

C.电阻温度计一般用电阻率几乎不受温度影响的合金来制作

D.标准电阻一般用电阻率随温度变化而显著变化的金属材料制作

半导体和金属的电阻率与温度关系有何差别

主要区别是金属的电阻率随温度升高而增大。而半导体的电阻率在低温、室温和高温情况下,变化情况各不相同。

一、金属电阻率与温度的关系:

金属材料在温度不高,温度变化不大的范围内:几乎所有金属的电阻率随温度作线性变化,即ρ与温度t(℃)的关系是ρt=ρ0(1+at),式中ρ1与ρ0分别是t℃和0℃时的电阻率;α是电阻率的温度系数,与材料有关。锰铜的α约为1×10-1/℃(其数值极小),用其制成的电阻器的电阻值在常温范围下随温度变化极小,适合于作标准电阻。已知材料的ρ值随温度而变化的规律后,可制成电阻式温度计来测量温度。

二、半导体电阻率与温度的关系:

决定电阻率温度关系的主要因素是载流子浓度和迁移率随温度的变化关系。

在低温下:由于载流子浓度指数式增大(施主或受主杂质不断电离),而迁移率也是增大的(电离杂质散射作用减弱之故),所以这时电阻率随着温度的升高而下降。

在室温下:由于施主或受主杂质已经完全电离,则载流子浓度不变,但迁移率将随着温度的升高而降低(晶格振动加剧,导致声子散射增强所致),所以电阻率将随着温度的升高而增大。

在高温下:这时本征激发开始起作用,载流子浓度将指数式地很快增大,虽然这时迁移率仍然随着温度的升高而降低(晶格振动散射散射越来越强),但是这种迁移率降低的作用不如载流子浓度增大的强,所以总的效果是电阻率随着温度的升高而下降。

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