半導(dǎo)體電阻率及其與雜質(zhì)濃度和溫度

1、4.4 電阻率及其與雜質(zhì)濃度和溫度的關(guān)系電阻率及其與雜質(zhì)濃度和溫度的關(guān)系 習(xí)慣用電阻率來討論問題（四探針法）習(xí)慣用電阻率來討論問題（四探針法）2*2*22*nnnnpppppnnpnpnqnnqmpqpqmpqnqnqpqmm型型混合形1111()nnppnpiinpnnqpqnqpqn qq型（）型（）混合型（）本征（）室溫下，本征硅的室溫下，本征硅的 約為約為2.3105cm，本征鍺，本征鍺（禁寬?。ń麑捫。?約為約為47cm。電阻率決定于載流子濃度和遷移率，與雜質(zhì)濃度電阻率決定于載流子濃度和遷移率，與雜質(zhì)濃度和溫度有關(guān)。和溫度有關(guān)。 4.4.1 電阻率和雜質(zhì)濃度的關(guān)系電阻率和雜質(zhì)濃度的

2、關(guān)系圖圖4-15是鍺、硅和砷化鎵（溫度定）是鍺、硅和砷化鎵（溫度定）300K時(shí)時(shí) 隨隨雜質(zhì)變化的曲線（非補(bǔ)償或輕補(bǔ)償）。雜質(zhì)變化的曲線（非補(bǔ)償或輕補(bǔ)償）。 A：輕摻（雜質(zhì)濃度：輕摻（雜質(zhì)濃度10161018cm-3），）， 遷移率隨雜質(zhì)濃度的變化較小遷移率隨雜質(zhì)濃度的變化較小1iN 雜質(zhì)濃度增高時(shí)，雜質(zhì)濃度增高時(shí)，非線性曲線。非線性曲線。原因：原因：一是雜質(zhì)在室溫下不能全部電離，重?fù)诫s的簡一是雜質(zhì)在室溫下不能全部電離，重?fù)诫s的簡并半導(dǎo)體中情況更加嚴(yán)重；并半導(dǎo)體中情況更加嚴(yán)重； 二是遷移率隨雜質(zhì)濃度的增加將顯著下降。二是遷移率隨雜質(zhì)濃度的增加將顯著下降。由電阻率可確定所含雜質(zhì)的濃度。材料越純，電

3、由電阻率可確定所含雜質(zhì)的濃度。材料越純，電阻率越高（不適于高度補(bǔ)償?shù)牟牧希?。阻率越高（不適于高度補(bǔ)償?shù)牟牧希?.4.2 4.4.2 電阻率隨溫度的變化電阻率隨溫度的變化1npnqpq()iTnu不變1）本征半導(dǎo)體）本征半導(dǎo)體2）摻雜半導(dǎo)體）摻雜半導(dǎo)體：雜質(zhì)電離、本征激發(fā)同時(shí)：雜質(zhì)電離、本征激發(fā)同時(shí)存在，電離雜質(zhì)散射和晶格散射機(jī)構(gòu)的存在，電存在，電離雜質(zhì)散射和晶格散射機(jī)構(gòu)的存在，電阻率隨溫度的變化關(guān)系復(fù)雜。（阻率隨溫度的變化關(guān)系復(fù)雜。（AB BC C三段）三段）硅硅 與與T關(guān)系關(guān)系0 ABCTAB段段 溫度很低，本征激發(fā)可忽略，載流子主溫度很低，本征激發(fā)可忽略，載流子主要由雜質(zhì)電離提供，它隨溫

4、度升高而增加；散射要由雜質(zhì)電離提供，它隨溫度升高而增加；散射主要由電離雜質(zhì)決定，遷移率也隨溫度升高而增主要由電離雜質(zhì)決定，遷移率也隨溫度升高而增大，所以，電阻率隨溫度升高而下降。大，所以，電阻率隨溫度升高而下降。T*3/23/21iqBNmATT硅硅 與與T關(guān)系關(guān)系0 ABCTBC段段 溫度繼續(xù)升高，雜質(zhì)全部電離，本征激發(fā)溫度繼續(xù)升高，雜質(zhì)全部電離，本征激發(fā)還不十分顯著，載流子基本上不隨溫度變化，晶還不十分顯著，載流子基本上不隨溫度變化，晶格振動(dòng)散射上升為主要矛盾，遷移率隨溫度升高格振動(dòng)散射上升為主要矛盾，遷移率隨溫度升高而降低，所以，電阻率隨溫度升高而增大。而降低，所以，電阻率隨溫度升高而增

5、大。*3/23/21iqBNmATT硅硅 與與T關(guān)系關(guān)系0 ABCT C段段 溫度繼續(xù)升高，溫度繼續(xù)升高，本征激發(fā)很快增加本征激發(fā)很快增加，大量，大量本征載流子的產(chǎn)生超過遷移率減小對電阻率的影本征載流子的產(chǎn)生超過遷移率減小對電阻率的影響，雜質(zhì)半導(dǎo)體的電阻率將隨溫度的升高而急劇響，雜質(zhì)半導(dǎo)體的電阻率將隨溫度的升高而急劇地下降，表現(xiàn)出同地下降，表現(xiàn)出同本征半導(dǎo)體本征半導(dǎo)體相似的特征。相似的特征。*3/23/21iqBNmATT硅硅 與與T關(guān)系關(guān)系0 ABCT 電阻率與材料性質(zhì)有關(guān)，禁帶寬度越大，同一溫電阻率與材料性質(zhì)有關(guān)，禁帶寬度越大，同一溫度下的本征載流子濃度就越低，進(jìn)入本征導(dǎo)電的溫度下的本征載流子濃度就越低，進(jìn)入本征導(dǎo)電的溫度也越高度也越高