Номер 4, страница 151 - гдз по физике 10 класс учебник Казахбаева, Кронгарт

4. Что происходит в полупроводнике при его нагревании?

4. Что происходит в полупроводнике при его нагревании?

При нагревании полупроводника его внутренняя энергия увеличивается. Атомы в кристаллической решетке начинают колебаться с большей амплитудой и частотой. Эта дополнительная тепловая энергия передается валентным электронам, которые участвуют в образовании ковалентных связей между атомами. Если электрон получает энергию, равную или превышающую ширину запрещенной зоны ($E_g$), он может разорвать ковалентную связь и перейти из валентной зоны в зону проводимости. Такой электрон становится свободным и способным участвовать в переносе электрического заряда.

На месте электрона, покинувшего ковалентную связь, образуется вакантное место с недостающим отрицательным зарядом. Это место называется "дыркой" и условно рассматривается как положительный заряд. Процесс одновременного рождения свободного электрона и дырки называется генерацией электронно-дырочной пары.

С ростом температуры интенсивность теплового движения атомов возрастает, что приводит к увеличению числа разрываемых связей в единицу времени. Следовательно, концентрация свободных носителей заряда — как электронов в зоне проводимости, так и дырок в валентной зоне — экспоненциально растет. Увеличение концентрации носителей заряда приводит к значительному уменьшению удельного сопротивления полупроводника, то есть его электропроводность увеличивается. Это кардинально отличает полупроводники от металлов, у которых сопротивление при нагревании растет.

Ответ: При нагревании полупроводника увеличивается число свободных носителей заряда (электронов и дырок) за счет разрыва ковалентных связей. Это приводит к уменьшению его электрического сопротивления и, соответственно, к увеличению электропроводности.