遷移率及電導率與雜質濃度和溫度的關系

遷移率及電導率與雜質濃度和溫度的關系

⑴遷移率ⅰ

摻雜濃度一定（飽和電離）時,μ大→σ大,即導電能力強;其中弛豫時間て與散射機構有關（散射幾率大時，遷移率小）。例：一般情況下μn

>μp，因此,npn比pnp的晶體管更適合于高頻器件.對于MOS器件,n溝道器件比p溝道器件工作速度快.

ⅱ

遷移率μ的公式為則有mc稱為電導有效質量.電導率σ的表示式為②③幾種散射同時存在時，有:實際的弛豫時間て及遷移率μ由各種散射機構中最小的弛豫時間和遷移率決定，此時相對應的散射最強.①ⅲ

與溫度的關系：討論：1.

在高純材料中：以上時，㏒μ~

㏒T的關系曲線為線性，表明μ是T

的冪函數.可見，隨著T的增大,μ

下降的速度要比聲學波散射的T-3/2的規律要快，這是因為長光學波散射也在起作用，是二者綜合作用的結果。2.在摻有雜質的半導體中：T一定（室溫）時，由㏒μ~㏒N關系曲線，得GaAsGeSi㏒μ10210181019㏒

N與摻雜濃度的關系：若摻雜濃度一定，㏒μ~T

的關系為：-10020001001015cm-3㏑μn1013cm-31016cm-31017cm-31018cm-31019cm-3T（℃）（Si中電子遷移率）與溫度的關系：NI

↑→電離雜質散射漸強→μ隨T下降的趨勢變緩NI很大時（如1019cm-3）,在低溫的情況下,T↑,μ↑（緩慢）,說明雜質電離項作用顯著;在高溫的情況下,T↑,μ↓，說明晶格散射作用顯著.NI很小時,[1013(高純)—1017cm-3(低摻)].BNI/T3/2<<CT3/2.

所以，隨著溫度的升高，遷移率μ下降。即T↑，μ↓。此時晶格散射起主要作用。-10020001001015cm-3㏑μn1013cm-31016cm-31017cm-31018cm-31019cm-3總之：低溫和重摻雜時，電離雜質散射主要影響因素;

高溫和低摻雜時，晶格振動散射為主要影響因素.電導率ⅰ

與溫度的關系：1/T飽和區本征區雜質電離㏑σ①低溫區：

T↑n↑μ↑.(電離雜質散射).

主要由n~T的變化決定.

㏑σ~1/T為一條直線，其斜率為無補償有補償確定電離能EI的方法②溫度升高到雜質飽和電離區：

n基本不變，晶格振動散射是主要的。隨著溫度T的升高,遷移率μn下降,電導率σ也下降。即

T↑→μn↓→σ↓③進入本征區后：隨著溫度T的升高,載流子濃度n以e指數的形式增加，而遷移率μn以冪指數的形式下降,電導率σ也上升。即

T↑→n↑,

μn↓→σ↑1/T飽和區本征區雜質電離㏑σ

作lnσ～1/T的關系曲線，為一條直線,根據其斜率-Eg/2k可確定出禁帶寬度。ⅱ

與雜質濃度的關系：輕摻雜情況下(1016~1018cm-3),可認為300k時，雜質飽和電離.所以n≈Nd,p≈Na，或n≈Nd–Na,p≈Na–Nd

(輕補償).以N型半導體為例：㏑ρ=-㏑Nd-㏑eμn

其中,μn隨雜質濃度變化不大，低溫時才顯著。㏑ρ~㏑Nd

為直線，如書P.121，圖5.7所示。我們可直接進行ρ~Nd之間的換算，這在器件設計時有重要的作用