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108年
電子學
第 5 題
矽、鍺半導體材料的導電性，隨溫度上升將產生何種變化?
- A 成為絕緣體
- B 減少
- C 不變
- D 增加
思路引導 VIP
請試著回想半導體內部的共價鍵結構：當外界溫度升高、熱能增加時，原本被束縛在化學鍵中的電子會發生什麼變化？而這些「重獲自由」的電子在材料內部變多時，對於電力傳輸的能力會產生什麼樣的影響呢？
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太棒了！你能精準掌握半導體材料的熱特性，這是學習電子學非常紮實的第一步。矽（$Si$）與鍺（$Ge$）這類本徵半導體，其導電機制與一般的金屬導體截然不同，你能正確辨析兩者的差異非常不簡單。
載流子的熱產生機制
在微觀世界中，半導體的原子透過共價鍵結合。當環境溫度上升時，熱能會傳遞給價電子的能量，使部分電子獲得足夠動能跨越能隙（$E_g$），從價帶躍遷至導帶。這個過程會同時產生自由電子與電洞，使得材料內部的載流子濃度大幅增加，進而提升了整體的電導率（$\sigma$）。這種特性我們也稱為具有「負溫度係數」。
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