Электропроводность металлов и полупроводников

Удельное электрическое сопротивление металла может быть представлено в виде суммы

где – удельное сопротивление, связанное с наличием дефектов в решетке металлов; – удельное сопротивление, обусловленное рассеянием электронов тепловыми колебаниями решетки. Соответствующий квантовомеханический расчет показывает, что в случае идеальной кристаллической решетки (без дефектов и тепловых колебаний) электроны проводимости не испытывали бы при своем движении никакого сопротивления, и электропроводность металлов была бы бесконечно большой. Однако кристаллическая решетка никогда не бывает совершенной. Рассеяние электронов на атомах примеси и на фононах (тепловых колебаниях) приводит к возникновению электросопротивления металлов. Таким образом, при увеличении температуры увеличивается интенсивность тепловых колебаний решетки, что приводит к уменьшению подвижности электронов и увеличению сопротивления металлов. Концентрация носителей заряда в металлах при увеличении температуры практически не изменяется.

По определению плотность тока

(28)

где – подвижность носителей заряда.

Подвижность носителей заряда обусловлена структурой проводника, а также рассеянием носителей на дефектах и тепловых колебаниях решетки.

В нашем случае невырожденных примесных полупроводников концентрация электронов проводимости определяется выражением (27)

(29)

Подставляя (29) в (28), получаем формулу, выражающую зависимость примесного полупроводника от температуры

(30)

Величина гораздо слабее изменяется при изменении температуры, чем экспоненциальный множитель. В связи с этим формула (30) может быть использована для определения энергии примесных локальных уровней по температурной зависимости .