どなたかケイ素の抵抗温度係数をご存知ないでしょうか?
参考書やWebで調べてみたのですが、見当たりませんでした。
よろしくお願いします。

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A 回答 (3件)

固体物性の本を引っ張り出してみました。


結論から申し上げると、やはりSiなどの半導体では金属等と違って「抵抗の温度変化係数」などといった単純な形では整理できないようです。従って「温度変化係数」を調べても見つからない訳ですね。

(1)Intrinsicな材料では導電率σはσ=Aexp(-2Eg/kT)の形で整理できる(真性伝導線)。すなわち、温度上昇とともに導電率が上がる。
(2)十分に高温では、ドープされた材料も上記の真性伝導線に乗る。ここでの「高温」はドーピング濃度により変化する。(室温~500℃くらいの間で変動する)
(3)一方、低温になるとドープされた材料はこの線から外れ、温度を下げても導電率があまり下がらなくなる。この領域では格子振動との競合があり温度を下げるほど導電率が上がる場合もある。
(4)さらに極低温まで温度を下げると、ドーピングしてあってもキャリアの励起が不十分になり、再び導電率が下がる。
という複雑な挙動を示すようです。(以上は青木「電子物性工学」、コロナ社、1964より)

図をお見せできればよいのですがなかなか難しいので、「半導体物性」「固体物理」などの教科書を適宜当たってみることをお勧めします。基礎的な話なのでそれほど苦労しないで見つかると思います。
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固体物理の教科書をひっくり返さないとちゃんとしたことは申し上げられなくて恐縮ですが・・・


半導体の導電率は温度とともに変化しますが、その変化の度合いもまた温度によって変化します。(キャリアの種類、濃度によって変わる)
低温ではキャリアの励起により温度とともに導電率上昇、高温では格子散乱により導電率低下・・・でしたっけ。
intrinsicな半導体でexp(-E/2kT)の形で整理できますが、magnumさんのおっしゃる「ケイ素」はこれのことではないと思われます。

FETのチャネルはドーピングされていますから、Siの抵抗の温度係数と即対応させるわけにはいかなさそうです。
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この回答へのお礼

ご回答ありがとうございます。
ドーピングされていないpureなSiのことが知りたかったので助かりました。

お礼日時:2001/02/16 15:24

直接の回答ではないけど、シリコンチャンネルのFET(フィールドエフェクトトランジスター)のチャンネル抵抗の温度計数が実質的にそれに

あたるのではないでしょうか?
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この回答へのお礼

ご回答ありがとうございました。
データブックを参照してみます。

お礼日時:2001/02/16 15:21

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Q金属、半導体の抵抗の温度変化について

金属は温度が高くなると抵抗が大きくなり、半導体は温度が高くなると抵抗が小さくなるということで、理論的にどうしてそうなるのでしょうか。
金属については、温度が上がると粒子が熱振動し自由電子が流れにくくなるというようなことを聞いたことがありますがあっていますか?
半導体についてはまったく理由がわからないので詳しく教えて頂くとありがたいです。
あと自分で調べていたところ「バンド理論」というのを目にしました。
関係があるようでしたらこれも教えて頂くとありがたいです。

Aベストアンサー

こんにちは。

>>>金属については、温度が上がると粒子が熱振動し自由電子が流れにくくなるというようなことを聞いたことがありますがあっていますか?

だいたい合っています。
金属については、温度が上がると正イオン(自由電子が引っこ抜かれた残りの原子)の振動が激しくなるので、自由電子が正イオンに散乱されます(進路を乱されます)。
それをマクロで見たとき、電気抵抗の上昇という形で現れます。

>>>半導体についてはまったく理由がわからないので詳しく教えて頂くとありがたいです。

半導体の中において金属の自由電子に相当するものは、電子とホールです。この2つは電流を担う粒子ですので、「キャリア」(運ぶ人)と言います。
ホールは、半導体物理学においてプラスの電子のように扱われますが、その実体は、電子が欠けた場所のことを表す「穴」のことであって、おとぎ話の登場人物です。
電子の濃度とホールの濃度に違いがあったとしても、一定の温度においては、両者の濃度の積は一定です。
これは、水溶液において、H+ と OH- の濃度の積が一定(10^(-14)mol^2/L^2)であるのと実は同じことなのです。

中性の水溶液の温度が高くなると、H2O が H+ と OH- とに解離しやすくなり、H2O に戻る反応が劣勢になります。
それと同様に、真性半導体においても、温度が上がると電子とホールが発生しやすくなるのに比べて、両者が出合って対消滅する反応が劣勢になるため、両者の濃度の積は増えます。
キャリアが増えるので、電流は流れやすくなります。

こんにちは。

>>>金属については、温度が上がると粒子が熱振動し自由電子が流れにくくなるというようなことを聞いたことがありますがあっていますか?

だいたい合っています。
金属については、温度が上がると正イオン(自由電子が引っこ抜かれた残りの原子)の振動が激しくなるので、自由電子が正イオンに散乱されます(進路を乱されます)。
それをマクロで見たとき、電気抵抗の上昇という形で現れます。

>>>半導体についてはまったく理由がわからないので詳しく教えて頂くとありがたいです。

半導体...続きを読む

Qシリコンの温度依存性

シリコンの抵抗率、キャリア濃度、ホール移動度の温度依存性
について教えてください。
よろしくおねがいします。

Aベストアンサー

あまり詳しくないのですが、
これらは不純物濃度によって大きく変わります。
真性半導体の場合は、大体以下のようになります。
キャリア濃度:T^(3/2)exp(-Eg/kT)に比例
移動度:T^(-3/2)に比例
導電率:キャリア濃度×移動度に比例(抵抗率は導電率の逆数)

繰り返しますが、不純物濃度には注意してください。
抵抗温度特性が正から負にかわる場合もあります。

詳しくは半導体の物性の本を読むことを進めます。
またどちらかというとカテゴリは化学より物理が回答をもらいやすいかと思います。

Q抵抗器の温度係数について

タイトルの通り、抵抗器の温度係数についての測定を行ったのですが、ここでちょっと疑問に思える結果が出ました。
酸化抵抗被膜の抵抗器において、温度係数がマイナスを示しました。この抵抗器の仕様などを調べると±200~±500ppm/℃となっていますが、一般に金属の抵抗値は温度が上昇すると抵抗値も上昇するはずです。
この測定結果は、正しいのか間違ってるのか。
また、間違っているのならその原因は何であるのか、回答をお願いします。

Aベストアンサー

抵抗器の構造はご存じですよね。

ソリッド(固体)抵抗以外の抵抗は、
どれも皮膜を形成し、これを抵抗体として
利用しています。
温度が上がると抵抗体そのものは抵抗が増えますが、
同時に厚くなり、幅も広がります。
これは抵抗が減る要素です。

さあ、どっちが優勢でしょう。

これによって、正の温度係数も
負の温度係数もできあがります。

Q電流計の0.5級ってなんですか?

タイトルどおりです。いろいろと調べたのですが、なかなかいい答えが出てなかったのです。早急に返事ください。お願いします!

Aベストアンサー

日本工業規格JISでは,電圧計,電流計および電力系に関して最大目盛に対する誤差の限界を,パーセントで表し,以下の5階級に分けています.

0.2級計器…標準用.精密実験室に置かれ移動しないもの.
0.5級計器…精密測定用.携帯用計器といわれるもの.
1.0級計器…準精密測定用で,小形携帯用計器や,大形の配電盤計器.
1.5級計器…普通級.工業の通常測定用,パネル用計器.
2.5級計器…小形パネル計器がこれに属する.

例えば,0.5級の定格電流100Vの電圧計なら,等分目盛の場合,最大目盛100Vの±0.5%すなわち±0.5Vの誤差が,摩擦などのため全目盛範囲で許されています.電流計についても同様に考えればいいと思います.

QSiおよびGeの電気伝導率を教えてください

困っています。
教えてください!

液体Siおよび固体Siの電気伝導率
そして液体Geおよび固体Geの電気伝導率をおしてください。
お願いいたします。

Aベストアンサー

固体
http://www.best-system-t3.com/newpage6.html

ただし、半導体の電気抵抗(導電率の逆数)は、温度依存が物凄く激しいので、要注意。
温度依存について知りたければ、どっかのサイトとか文献とかで調べてください。


液体
http://adsabs.harvard.edu/cgi-bin/nph-bib_query?bibcode=1996JPCM....810875S
(シュナイダーっていう人の論文)
 ↑
全文ダウンロードしないとデータが見れません。
よくわからないですが、ダウンロードには料金が発生しそうな雰囲気です。
ですから、図書館とかで調べるのがよいかも。
雑誌名と号・ページは下記。
Journal of Physics: Condensed Matter, Volume 8, Issue 50, pp. 10875-10883 (1996).

Qダイオードの温度特性について

ダイオードは温度が高くなると、順方向電圧Vdが小さくなる特性を持ち、その傾きは-2mV/℃といわれています。

トランジスタ設計の本や関連HPを見るとダイオードの特性は下記の式になっていますが、
下記の値を入れて計算すると絶対温度Tが上昇するとVdも上昇する式になってしまいます。
どうしてでしょうか?

Vd = ((K*T)/q)*ln(Id/Is)
  = 1.785e-3*T

K:ボルツマン定数=1.38e-23[J/K]
q:電子の電荷:=1.602e-19[c]
Id:順方向電流=1e-3[A]
Is:飽和電流=1e-14[A]
T:絶対温度

Aベストアンサー

 
 
 以下、Vd,Id の d は省略します、 (q*V/(k*T)) などは (qV/kT) と略記します、 温度Tは300Kとします。


>> トランジスタ設計の本や関連HPを見るとダイオードの特性は下記の式になっていますが、
Vd = ((K*T)/q)*ln(Id/Is)
<<


 ここはぜひ、その式の元の形である
  I = Is・exp(qV/kT) …(1)
の式で覚えてください。半導体の理論は根底が exp(エネルギ/熱エネルギ) という関数から出発してるので、この形で慣れておけば 将来ともお得です。
 で、
Is 自体も exp(-Eg/kT) 的な電流です。 Egはシリコンのバンドギャップエネルギ、kTは温度Tの熱エネルギです。 Is の成分の詳細説明は専門書にゆずるとして、大局的には
  Is = A・exp(-Eg/kT) …(2)
と書けます。
係数 A は今は定数とします。(2)を(1)に入れると、
  I = A・exp(-Eg/kT)・exp(qV/kT) …(3)
両辺をAで割って 両辺を対数取って V=の形にすると、
  V = (1/q){ kT・ln(I/A)+Eg } …(4)
あなたが載せたVdの式より 少し詳しく求まりました。


 さて、
温度係数の定義は 『Tだけが変化する』 です。そのとき I は(何らかの手段で)一定に保たれてるとします。すると(4)式はT以外すべて定数となるので単純に微分できて、
  ∂V/∂T = (1/q)k・ln(I/A) …(5)
これが疑問への答です。これに(3)式を入れると、
  ∂V/∂T = (1/T){ V-Eg/q } …(6)
温度とバンドギャップと電子電荷だけの式になりました。Eg/q は次元が電圧で、バンドギャップ電圧と呼ばれたりします、その値はシリコンで約 1.11[V] です、この機会に暗記しましょう。(6)式を言葉で書くと

  温度係数=(順電圧-1.11 )÷温度 …(7)
  温度300k,順電圧 0.65V のとき、-1.5 mV/K ほど。
  温度300k,順電圧 0.51V のとき、-2 mV/K ほど。

変動は、電流が小さいほど(=順電圧が小さいほど)□□く、高温ほど□□いんですね。このように 使用温度、使用電流、品種、製造ロットによって変わるものなのだ、と覚えてください。



 余談;
詳しく言えば切りがないのですが、 Egそのものも温度Tの関数です。係数Aは回路シミュレータでは温度の3乗がよく使われます。SI単位系に慣れましょう。
それから、他人が書いた式を眺めてるだけでは自分の力が付きません、ぜひ式変形を自分の手で最後までやってみましょう。
 
 

 
 
 以下、Vd,Id の d は省略します、 (q*V/(k*T)) などは (qV/kT) と略記します、 温度Tは300Kとします。


>> トランジスタ設計の本や関連HPを見るとダイオードの特性は下記の式になっていますが、
Vd = ((K*T)/q)*ln(Id/Is)
<<


 ここはぜひ、その式の元の形である
  I = Is・exp(qV/kT) …(1)
の式で覚えてください。半導体の理論は根底が exp(エネルギ/熱エネルギ) という関数から出発してるので、この形で慣れておけば 将来ともお得です。
 で、
Is 自体も exp(-Eg/kT) 的な電流...続きを読む

Qキャリアの移動度と温度依存性について

キャリア密度は温度依存性がある理由は分かったのですが、なぜ移動度にも温度依存性があるのか分かりません。

どなたか回答お願いします。

Aベストアンサー

移動度と温度の関係は、キャリアの散乱機構によって異なります。
散乱機構には3種類あり、
高温では、結晶格子の熱振動によるものです。
結晶格子の熱振動が激しくなると、電子波が散乱されて移動度が下がります。温度が高かくなるほど熱振動の振幅が大きくなるので、移動度は小さくなっていきます。

低温では、格子振動は弱まりますが、イオン化不純物による散乱が起こってくるようになります。簡単に言えば、イオン化した不純物の近くをキャリアが通過しようとすると、クーロン力によりキャリアの軌道が曲げられてしまいます。不純物密度が高いほど移動度は小さくなっていきます。しかし、温度が上昇すると、速度の大きいキャリアは、すり抜け、平均速度は大きくなるため、偏向の割合が少なくなるので、移動度は増加していきます。
逆に言えば、キャリア密度が小さいときに、温度が高くなると移動度の減少の割合は大きくなります。

密度と温度の両方が関係してきますので、説明が分かりにくいかもしれません。

最後に中性の不純物によってもキャリアの散乱は受けますが、この場合の移動度は温度にはよらないことが示されています。

散乱機構と移動度の関係式

格子振動∝m*^(-2/5)・T^(-3/2)
イオン化不純物∝m*^(-1/2)T^(3/2)
中性不純物∝m*

m*:有効質量
T:絶対温度

移動度と温度の関係は、キャリアの散乱機構によって異なります。
散乱機構には3種類あり、
高温では、結晶格子の熱振動によるものです。
結晶格子の熱振動が激しくなると、電子波が散乱されて移動度が下がります。温度が高かくなるほど熱振動の振幅が大きくなるので、移動度は小さくなっていきます。

低温では、格子振動は弱まりますが、イオン化不純物による散乱が起こってくるようになります。簡単に言えば、イオン化した不純物の近くをキャリアが通過しようとすると、クーロン力によりキャリアの軌道が曲げら...続きを読む

Q電気回路図を書けるフリーソフト。

レポートを書くときに、ワードか何かで書こうと思ってるのですが、電気回路を書かないといけないんです。
電気回路を書けるフリーソフトあれば、教えてください!!

Aベストアンサー

http://www.vector.co.jp/soft/win95/business/se127636.html
これを使ってレポートを書いたことがあります。
OLE対応で便利です。

Qシンクロスコープ 「θ=sin-1×B/A」で位相差θが求まる意味が分かりません↓↓ 誰か教えてください。

オシロスコープの事で「θ=sin-1×B/A」(sin-1=アークサイン)の公式で何で位相差θが求まるのかが分かりません??
出来れば詳しい説明とホームページを教えてもらいたいのですが。

Aベストアンサー

下記のサイトが参考になるのではないでしょうか。

参考URL:http://www.isc.meiji.ac.jp/~miura/miura/exp.html

Q【電気・温度係数】なぜ半導体の温度係数は負何でしょうか? ちなみに導体抵抗は正です。

【電気・温度係数】なぜ半導体の温度係数は負何でしょうか?

ちなみに導体抵抗は正です。

Aベストアンサー

http://www.geocities.jp/hiroyuki0620785/k0dennsikotai/51d46gennri.htm
「伝導帯」をご覧ください。
要するに、熱によって価電子帯へ電子が励起され、導電性が高くなるのです。


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