W półprzewodnikach (bez uwzględniania domieszkowania) przewodnictwo elektryczne w dużej mierze zależy od liczby swobodnych nośników ładunku: elektronów w paśmie przewodnictwa i dziur w paśmie walencyjnym. Im łatwiej "przerzucić" elektrony przez przerwę energetyczną (Eg), tym więcej nośników pojawia się już przy danej temperaturze.
Dlaczego "German" jest poprawny?
German (german) ma w tabeli najmniejszą przerwę energetyczną: 0,67 eV. To oznacza, że do wytworzenia par elektron–dziura potrzeba najmniej energii spośród podanych materiałów. Nawet gdy temperatura jest niska, relatywnie częściej dojdzie do wzbudzenia nośników niż w krzemie (1,12 eV) czy arsenku galu (1,43 eV). W efekcie przewodnictwo własne germanu będzie największe z tej czwórki.
Dlaczego pozostałe odpowiedzi są niepoprawne?
- "Krzem" ma większą Eg niż german. Przy tych samych warunkach temperaturowych generuje mniej nośników własnych, więc jego przewodnictwo własne jest mniejsze niż w germanie.
- "Gall Arsenide" (arsenek galu) ma jeszcze większą Eg, więc przy niskiej temperaturze liczba nośników własnych jest jeszcze bardziej ograniczona. To sprzyja mniejszemu przewodnictwu własnemu w porównaniu z germanem.
- "Diamond" (diament) ma bardzo dużą przerwę energetyczną (5,47 eV), co czyni go materiałem szerokopasmowym i w warunkach typowych zachowuje się jak izolator: w niskiej temperaturze praktycznie nie ma nośników własnych, więc nie będzie "najlepiej przewodził" z podanych.
Uwaga interpretacyjna: kolumna "Temperatura Curie" nie jest parametrem rozstrzygającym przewodnictwo typowych półprzewodników w tym zadaniu (często dotyczy zjawisk magnetycznych). W tym zestawieniu kluczowa jest przerwa energetyczna.
Wskazówka egzaminacyjna: jeśli w odpowiedziach są klasyczne materiały (Ge/Si/GaAs/diament) i pojawia się pytanie o przewodnictwo własne w funkcji temperatury, zwykle wybór wynika z porównania Eg: im mniejsza Eg, tym łatwiejsze generowanie nośników i większe przewodnictwo własne.
