バンドギャップが大きいと高温下でも動作可能らしいのですが、なぜバンドギ

質問

バンドギャップが大きいと高温下でも動作可能らしいのですが、なぜバンドギャップが大きいと高温下で動作可能なのでしょうか。

回答No.2

inara · ベストアンサー

＞I-leak ∝ e^( -q*Eg)/(k*T )ではないのでしょうか
e^( -q*Eg/k/T ) は 1/[ e^{ ( q*Eg )/( k*T ) } ] という意味です。e のべき乗は ( q*Eg )/( k*T ) です。

過去の質問（http://okwave.jp/qa/q3027765.html）の回答にある
　　　Is = A*exp{ Eg/(k*T) } ですから[5]
は
　　　Is = A*exp{ -Eg/(k*T) } ですから[5]
の間違いです。この式の Eg に q （ = 1.6E-19 ）がついていませんが、Eg の単位が「ジュール」の場合は q がつかず、Eg の単位が「eV」の場合は q をつけます（分子の Eg と分母の k*T の単位を合わせればいい）。

お礼

なぜ、バンドギャップが広いと高温下でも動作できるのか、という疑問についてリーク電流の概念を用いることによって非常に理解が深まりました。ありがとうございます。

回答No.1

inara

過去に類似の質問（ http://okwave.jp/qa/q3027765.html）があります。その質問は、なぜSiC デバイスは高温動作に適しているかというものですが、SiC は材料そのものが耐熱性に優れていることに加えて、バンドギャップ（エネルギー）が大きいために、高温でもトランジスタなどの性能が低下しにくいというのが理由です（詳しくはその回答を参照）。

半導体デバイスの性能に関係する特性の１つにリーク電流（ダイオードの飽和電流やトランジスタのコレクタ-ベース間電流）があります。これが大きいのはデバイス特性として好ましくありません。このリーク電流 I-leak は
　　　I-leak ∝ e^( -q*Eg/k/T )
で表されるので、バンドギャップエネルギー Eg （eV） が大きいほどリーク電流が減り（指数の中が－符号であることに注意）、温度 T [K] が大きくなるほどリーク電流が増えることがわかります。Eg が大きければ高温（T大）でもリーク電流が低いままになりますので、性能低下が起こりにくいということです。

類似の質問（ http://okwave.jp/qa/q3027765.html）回答の末尾の資料の中で [2] は参照できません。[7] はURLが以下のように変わっていますが。他はリンクが生きています。
　　　[7]　高温領域（PDFファイル１３ページ）　http://spirit.pe.titech.ac.jp/pdf/bussei6.pdf

補足

inaraさん、半導体の質問に、また答えて下さりありがとうございます。
類似の質問等を見て気になったのですが、　I-leak ∝ e^( -q*Eg/k/T )
なのですか？　I-leak ∝ e^( -q*Eg)/(k*T )ではないのでしょうか。