
【電】 intrinsic conductivity
essence; genius; inbeing; essentiality; substance
【醫】 entity
【醫】 electrical conductivity
本質導電度(Intrinsic Conductivity)是固體物理學中描述純淨半導體材料固有導電特性的核心概念,指材料在未摻雜雜質、僅依靠自身原子結構産生載流子(電子和空穴)時的導電能力。其物理機制源于材料禁帶寬度(Band Gap)的熱激發效應:當溫度升高時,價帶電子獲得足夠能量躍遷至導帶,形成自由電子-空穴對,從而産生導電性。
本質導電度的數學表達式為:
$$ sigma_i = n_i q (mu_e + mu_h) $$
其中$sigma_i$為本質導電度,$n_i$為本征載流子濃度,$q$為電子電荷量,$mu_e$和$mu_h$分别為電子和空穴的遷移率。該公式表明,導電度與溫度呈指數關系,主要受禁帶寬度和載流子遷移率影響。
在工程應用中,本質導電度是半導體器件設計的理論基礎。例如矽(Si)和鍺(Ge)的本征導電度差異直接影響其工作溫度範圍和器件效率。此外,絕緣材料(如二氧化矽)的本質導電度極低,這一特性被廣泛應用于集成電路的隔離層設計。
(參考資料:Solid State Physics by N. Ashcroft, 1976;Journal of Applied Physics, 2020;IEEE Electron Device Letters;National Institute of Standards and Technology)
導電度(或稱電導度)是衡量物質導電能力的物理量,其核心定義和“本質導電度”相關解釋如下:
基本定義
導電度指物質在單位電壓下導通電流的能力,國際單位為西門子(Siemens,原稱“姆歐”)。它反映材料中電荷載子(如離子、電子)的遷移能力,與離子濃度、價态、溫度等因素相關。例如,水中電解質含量越高,導電度通常越大。
本質導電度的含義
“本質導電度”一般指材料固有的導電特性,而非由外部添加的雜質或環境因素引起。例如:
影響因素
本質導電度主要取決于材料自身的原子/分子結構,如金屬的金屬鍵、半導體的能帶結構。而實際應用中,導電度可能受溫度(如半導體導電性隨溫度升高而增強)或晶體缺陷影響。
應用領域
導電度常用于水質檢測(如灌溉水電解質含量評估)、材料科學(區分導體/絕緣體)及工業熔體監測(如中熔體導電能力分析)。
若需進一步區分“本征導電”與“雜質導電”,建議參考半導體物理或材料科學專業資料。
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