Полупроводниковые сопротивления

Выше мы получили для электропроводности соотношение

В случае истинных полупроводников

где ΔW обозначает ширину запрещенной зоны. Следовательно, электропроводность истинного полупроводника

Как видно, электропроводность такого полупроводника значительно увеличивается с ростом температуры. Этому увеличению препятствуют все те факторы, которые в чистых металлах вызывают изменение проводимости, обратно пропорциональное температуре. Однако свойственный полупроводнику значительный рост проводимости с температурой забивает все иные тенденции. При этом электропроводность возрастает не только как функция температуры. Рост числа электронов, проникающих каким-либо образом в зону проводимости, тоже повышает проводимость.

Так во многих случаях наблюдается увеличение электропроводности при повышении приложенного напряжения. По-видимому, при очень высокой напряженности поля электрон может получить достаточно энергии, чтобы благодаря этому перейти в зону проводимости. Если предположить, что поле внутри полупроводника очень неоднородно и электрон, двигаясь в кристалле, может поглощать достаточное количество энергии, то этот механизм, очевидно, может объяснить зависимость электропроводности от напряжения.

В практике полупроводник, характеризуемый сильной зависимостью сопротивления от температуры, называют термистором. На рис. 5-9 показано изменение сопротивления оксида урана в зависимости от температуры. В качестве материалов для термисторов используют также ZnO и AgS.

Термисторы используются для ограничения значительных бросков тока при включении небольших двигателей. При внешнем подводе тепла эти приборы дают возможность плавно изменять сопротивление без использования скользящего контакта, следовательно, могут применяться для дистанционного управления. Кроме того, они используются и как реле времени, и в качестве термометров сопротивления. На рис. 5-10 показаны типичные вольт-амперные характеристики полупроводника, состоящего из карбида кремния с добавками окиси алюминия и графита.

Сила тока растет пропорционально приблизительно четвертой — пятой степени напряжения. Этот полупроводник используют в качестве разрядника для защиты от катастрофического повышения напряжения, и до некоторой степени он обеспечивает заземление электропередачи при значительных перенапряжениях. При восстановлении рабочего напряжения сопротивление этого полупроводника вновь настолько возрастает, что практически он ведет себя как диэлектрик.