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文档之家› 1.1 半导体材料的基本特性——半导体的电学性质
1.1 半导体材料的基本特性——半导体的电学性质
此电阻率随温度升高有所降低;
•BC:杂质基本电离,本征激发仍较弱,
流子浓度几乎不变,载流子散射增
加,因此电阻率随温度升高而增加;
•C后:本征激发越来越强,载流子浓度增
加,且成为控制电阻率的主要因
素,因此电阻率随温度升高而降低.
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半导体热敏电阻
PTC(正温度系数)热敏电阻是一种 典型具有温度敏感性的半导体电阻
载流子浓度n
本征半导体的载流子浓度仅与温度有关; 杂质半导体的载流子浓度由掺杂浓度和温度共同决定。
• AB:T↑导致电离杂 质浓度增加,n随T升 高而增加;
• BC:杂质全部电离, 本征激发很弱,n几乎 不随T变化而变化;
• C后:本征激发随T↑ 越来越强烈,n随T升 高而增加。
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CPU插槽下的热敏电阻
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二、半导体的电学性质
1 载流子的漂移运动及电导率 2 电导率的主要影响因素
载流子浓度 载流子散射 电阻率和温度的关系
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1.载流子的漂移运动及电导率
欧姆定律
RV I
R是比例系数,称为导体的电阻,单位为欧姆(Ω)
电阻的大小不仅与导体的电性能有关,还与导体的 面积S、长度L有关。
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本征与杂质半导体的电导率
• 本征半导体,n=p
nqn pq p nq(n p )
• N型半导体,n>>p
nqn pq p nqn
• P型半导体,n<<p
nqn pq p pq p
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2.电导率的主要影响因素 nq
R l
S
ρ称为电阻率,单位为(Ω·cm)
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电流密度
V E
L
• 电流密度是指通过垂直于电流方 向的单位面积的电流:
J I s
• 均匀导体,电流密度:
JI s
• 电场强度:
E V l
•ห้องสมุดไป่ตู้欧姆定律的微分形式:
J E
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迁移率
• 假设电子平均速度为vd,电子浓度为n,电流密度为:
J nqd
• 平均速度和电场强度成正比:
d E
• 电流密度:
J nq E
• 电导率 nq 称为电子迁移率,表示单位场强下电子的平均漂
移速度。
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电导率
• 电子的电导率
nqn
n是电子浓度,n 是电子的迁移率
• 空穴的电导率
pq p
p是空穴浓度, p 是空穴的迁移率
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载流子迁移率
载流子在电场作用下的加速运动; 载流子所受到的各种散射作用; 二者平衡时,载流子获得了不变的定向漂移速度。
弛豫时间 ——载流子受到两次散射的平均时间间隔: _ e E m* v
因此载流子的迁移率为:
e
m*
载流子所受散射: • 电离杂质的卢瑟福散射 • 晶格振动的散射
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电阻率和温度的关系
半导体的电阻率受载流子浓度和载流子散射的影响。
本征半导体中不存在电离杂质的散射,载流子浓度仅由本征激 发决定。温度升高时,本征激发加剧,载流子浓度迅速增加, 因此电阻率随温度升高而单调下降。
杂质半导体中的情况较为复杂:
•AB:本征激发较弱,散射概率也较小,载
流子浓度主要由杂质电离提供,因