Как и почему изменяется электрическое сопротивление полупроводников при увеличении температуры?
А. Уменьшается из-за увеличения скорости движения электронов.
Б. Увеличивается из-за увеличения амплитуды колебаний положительных ионов кристаллической решетки.
В. Уменьшается из-за увеличения концентрации свободных носителей электрического заряда.
Г. Увеличивается из-за увеличения концентрации свободных носителей электрического заряд.

Электрическое сопротивление полупроводников изменяется с температурой по определенному закону. Чтобы понять, почему это происходит, нужно разобраться, что влияет на сопротивление в полупроводниках и как температура влияет на эти процессы.

Полупроводники и их поведение: Полупроводники обладают особыми свойствами: их проводимость лежит между проводниками (например, металлами) и изоляторами. В чистом виде полупроводники (например, кремний) проводят ток плохо, но с увеличением температуры они начинают проводить ток лучше.

Почему сопротивление полупроводников меняется с температурой:

1. Влияние температуры на проводимость: Когда температура повышается, увеличивается энергия, которую получают электроны в полупроводниковом материале. Эта энергия позволяет большему числу электронов преодолевать энергетический барьер, необходимый для перехода в проводящее состояние (из валентной зоны в зону проводимости). Таким образом, увеличивается количество свободных носителей тока, что способствует улучшению проводимости.

2. Увеличение амплитуды колебаний решетки: Также с повышением температуры начинается усиление колебаний атомов кристаллической решетки полупроводника. Атомы начинают вибрировать более интенсивно, создавая больше дефектов и препятствий для движения носителей заряда (электронов и дырок). Эти колебания (фононы) влияют на движение носителей, замедляя их и, как следствие, увеличивая сопротивление.

Какой из вариантов верен?

• Вариант А («Уменьшается из-за увеличения скорости движения электронов») неверен. Хотя с повышением температуры электроны получают больше энергии, их скорость не увеличивается настолько, чтобы это приводило к снижению сопротивления. В реальности, увеличение температуры чаще приводит к большему количеству свободных носителей тока, а также к усилению взаимодействия с фононами, что замедляет движение носителей.

• Вариант Б («Увеличивается из-за увеличения амплитуды колебаний положительных ионов кристаллической решетки») также не является полностью точным, поскольку влияние этих колебаний, хотя и имеет место, играет роль в другом контексте. Это может привести к дополнительному сопротивлению, но не является основным фактором.

• Вариант В («Уменьшается из-за увеличения концентрации свободных носителей электрического заряда») — это наиболее правильный ответ, потому что с ростом температуры в полупроводнике действительно увеличивается количество свободных носителей, что снижает сопротивление.

• Вариант Г («Увеличивается из-за увеличения концентрации свободных носителей электрического заряда») неверен. Сопротивление полупроводников уменьшается с повышением температуры, а не увеличивается.

Правильный ответ: В. Уменьшается из-за увеличения концентрации свободных носителей электрического заряда.

В целом, температура в полупроводниках повышает количество свободных носителей заряда, что снижает их электрическое сопротивление.