p型半導体について

質問

p型半導体における正孔濃度pと電子濃度nと導電率の温度依存性はどうなりますか？教科書にはn型半導体の場合は書かれていますが、p型の場合だとどう変わりますか?できれば詳しく理由もお願いします。

回答No.1

sanori

こんにちは。

温度が上がると、

ｎ型半導体では
・電子濃度（の比率）がちょっと増えて、
・正孔濃度（の比率）がものすごく増えて、
・導電率は上がります。

ｐ型半導体では
・正孔濃度（の比率）はちょっと増えて、
・電子濃度（の比率）はものすごく増えて、
・導電率は上がります。

なぜかという説明を簡単にすると、ｎ型とｐ型は、基本的に対称的に考えてよいということがあります。
実際には半導体の種類（物質の種類）ごとに非対称ですが、定性的に考えれば同じです。

温度ごとに
電子濃度　×　正孔濃度　＝　定数
となりますが、これは水溶液において、
Ｈ+濃度　×　ＯＨ-　＝　定数（常温の場合は、１０^(-14) mol^2/L^2）
となるのと基本的に同じことです。
（中性の場合は、Ｈ+濃度＝ＯＨ-濃度＝１０^(-7)　これをもって　ｐＨ＝７　と呼ぶことに決められた。）

温度が上がることは振動が増えるということなので、イオンやキャリアが発生しやすくなり、「定数」は大きくなります。
特に、少ない方のイオンやキャリアが（比率として）増えます。