3.电子导电：半导体 杂质浓度的影响 Total Mobility 1600 1400 、 1200 Electrons 1000- 800 600 400 Holes 200 0- T 1E14 1E15 1E16 1E17 1E18 1E19 1E20 Na+Na (cm3)
3.电子导电：半导体 1 杂质浓度的影响
3.电子导电：半导体 电阻率p=日 与掺杂浓度的关系 neue+peup 1021 杂质浓度对电阻率的影响： 100 (1)杂质浓度增加提高 01 了半导体的载流子浓度， 降低了电阻率。 P-type (2)杂质散射载流子， 增加了材料电阻率。 01 N-type 在室温，大部分情况下前 者效应更显著。 0- 0- 1o0 10 RESISTIVITY (2-cm) P=1/o
3.电子导电：半导体 2 杂质浓度对电阻率的影响： （1）杂质浓度增加提高 了半导体的载流子浓度， 降低了电阻率。 （2）杂质散射载流子， 增加了材料电阻率。 在室温，大部分情况下前 者效应更显著。 电阻率𝜌 = 1 𝜎 = 1 𝑛𝑒𝜇𝑒+𝑝𝑒𝜇𝑝 与掺杂浓度的关系
3.电子导电：半导体 温度的影响 ·晶格振动使原子间距发生变化，偏离完美的周期性，从而对载流 子产生散射。显然，温度越高，振动越激烈，对载流子的散射作 用越强，因而迁移率随温度的上升而下降。 4=a,T-3/2 ·电离杂质对载流子的散射。杂质电离后相当于一个带电粒子，它 们的库伦势场会局部的破坏周期性势场，散射电子。温度越高， 载流子热运动速度越快，越不容易被这种机制散射。 4=C,T3/2 。 系数αL和α均与载流子的有效质量有关，即对电子和空穴，它 们有不同的数值。此外，α1还与电离杂质浓度WD成反比
3.电子导电：半导体 3 • 晶格振动使原子间距发生变化，偏离完美的周期性，从而对载流 子产生散射。显然，温度越高，振动越激烈，对载流子的散射作 用越强，因而迁移率随温度的上升而下降。 • 电离杂质对载流子的散射。杂质电离后相当于一个带电粒子，它 们的库伦势场会局部的破坏周期性势场，散射电子。温度越高， 载流子热运动速度越快，越不容易被这种机制散射。 • 系数αL 和αI均与载流子的有效质量有关，即对电子和空穴，它 们有不同的数值。此外，αI 还与电离杂质浓度ND 成反比。 温度的影响
3.电子导电：半导体 不同杂质浓度下迁移率与温度关系 10 ND=1014cm-3 1 1 ,1 907 (7)32 ()-32 1015 /Impurity Lattice scattering scattering 4=a,T-3/2 4=C,T3/2 1016 10 107 ● 低温、低杂质浓度：晶格散 射为主要影响； ● 低温、高杂质浓度：杂质散 1018 射为主要影响； 109 高温：晶格散射为主要影响， 102 杂质浓度升高也降低迁移率； 50 00 200 500 1000 TK购
3.电子导电：半导体 4 不同杂质浓度下迁移率与温度关系 • 低温、低杂质浓度：晶格散 射为主要影响； • 低温、高杂质浓度：杂质散 射为主要影响； • 高温：晶格散射为主要影响， 杂质浓度升高也降低迁移率； 1 𝜇 = 1 𝜇𝐿 + 1 𝜇𝐼
3.电子导电：半导体 电导率o=neue+pe4,随温度的变化 低温区 和温区 本征温区 物理解释：低温区，载流子浓度随温度升高而单调增加。同时， 在低温区晶格振动尚不显著，散射主要由电离杂质决定的，迁移 率随温度的上升而增高。总的效果是电导率随温度的升高而增加。 5
3.电子导电：半导体 5 物理解释：低温区，载流子浓度随温度升高而单调增加。同时， 在低温区晶格振动尚不显著，散射主要由电离杂质决定的，迁移 率随温度的上升而增高。总的效果是电导率随温度的升高而增加。 饱 和 温 区 本 征 温 区 低 温 区 T 电导率𝜎 = 𝑛𝑒𝜇𝑒 + 𝑝𝑒𝜇𝑝随温度的变化