Bei Hitze/Erwärmung nimmt die elektrische Leitfähigkeit des Metalls ab, aber auch zu?
Ich habe in einem Skriptum gelesen, dass Metalle gute elektrische Leiter sind. Aber bei ansteigender Temperatur die Leitfähigkeit ab nimmt. Gleichzeitig aber habe ich auch gelesen, dass bei Halbmetallen, wie Bor, Silicium, Germanium, Arsen und Tellur, die elektrische Leitfähigkeit ansteigt bei Erhitzung.
Meine Frage ist nun. Stimmt es nun, wenn ich sage, bei ansteigender Temperatur nimmt die elektrische Leitfähigkeit des Metalls ab (für gewöhnlich), nur mit Ausnahme der Halbmetalle, denn da passiert das Gegenteil. Ja, richtig?
4 Antworten
Bei Silizium und Germanium steigt die Leitfähigkeit mit der Temperatur - sofern es sich um niedrig dotierte Materialien handelt. Si und Ge sind aber keine Halbmetalle sondern Halbleiter, die Bandlücken liegen bei 1,1 und 0,7 eV.
Der Effekt des negativen Temperaturkoeffizienten beruht darauf, dass die Ladungsträger mit steigender Temperatur aus dem Valenzband in das energetisch höher liegende Leitungsband gehoben werden. Dort können sie dann zur Leitung beitragen und man misst einen mit der Temperatur absinkenden Widerstand.
Ist die Temperatur hoch genug, dann erschöpft sich dieser Effekt (bei reinem Silizium um die 400°C) und dann beobachtet man zunehmende Ladungsträgerstreuung, die man elektrisch als ansteigenden Widerstand messen kann.
Bor, Arsen und Tellur kenne ich nicht als Halbmetalle. Üblicherweise wird Zinn als (elektrisches) Halbmetall mit einer wesentlich geringeren Bandlücke gehandelt (ich meine 0.2 oder 0.4 eV). Für die Abgrenzung gibt es keinen festen Wert.
Bei diesen Materialien steigt die die Leitfähigkeit auch mit der Temperatur, allerdings nur bei vergleichsweisen niedrigen Temperaturen (bei Raumtemperatur sind dann schon alle Ladungsträger schon im Leitungsband).
Das stimmt bis zu einer gewissen Temperatur.
Bei Metallen nimmt der Widerstand zu und bei Halbleitern nimmt er normalerweise ab.
Wenn der Halbleiter aber entartet ist verhält er sich wie ein Metall, also der Widerstand steigt an.
Allerdings stimmt hierbei auch der Einwand von Botanicus ein Halbmetall ist kein Metall eben genau wegen dieser Eigenschaften.
Die Ausnahmen lassen sich auch auf Nichtmetalle ausweiten wie z.B. Kohle, Luft und, soweit ich mich erinnere, Glas.
Ein Halbmetall ist kein Metall, deshalb ist das "aber" Quatsch.
