【正文】 遷移率。它是反映半導(dǎo)體中載流子的導(dǎo)電能力的重要參數(shù)，而且直接決定著載流子運(yùn)動(dòng) (包括漂移和擴(kuò)散 )的快慢，它對(duì)半導(dǎo)體器件的工作速度有直接的影響。由上面分析可知，遷移率是與散射幾率有關(guān)的。當(dāng)同時(shí)有幾種散射作用時(shí)，總的遷移率 ?與各種遷移率 ?i的關(guān)系為：一般只考慮晶格振動(dòng)散射和電離雜質(zhì)散射，相應(yīng)的遷移率用?L和 ?I表示。二 .半導(dǎo)體中的電學(xué)性質(zhì)有效質(zhì)量一定時(shí)，影響遷移率的主要因素是弛豫時(shí)間左式對(duì)于電子載流子和空穴載流子都是適用的載流子的遷移率二、半導(dǎo)體中的電學(xué)性質(zhì)載流子的遷移率對(duì)于簡單能帶，可將晶格振動(dòng)散射 ?L與溫度 T的關(guān)系表示為 ?L=aLT3/2 其中 aL為與載流子有效質(zhì)量有關(guān)的系數(shù)。對(duì)于電離雜質(zhì)對(duì)載流子散射，有關(guān)系式 ?I=aIL3/2 aI為與載流子的有效質(zhì)量有關(guān)的系數(shù)，所以載流子遷移率隨溫度變化。當(dāng)溫度升高時(shí) ,電離雜質(zhì)散射減弱，遷移率 ?I升高。但是 晶 格散射增強(qiáng)，使遷移率 ?L下降。對(duì)摻雜濃度低的硅材料，其遷移率隨溫度的升高，大幅度下降，因此影響遷移率的主要因素是晶格散射。 對(duì)摻雜濃度高的硅材料，其遷移率隨溫度變化較平緩，這是電離雜質(zhì)散射和品格散射共同作用的結(jié)果。而且，在同一種材料中，載流子遷移率與摻雜濃度有關(guān)。在一定溫度下，晶體中雜質(zhì)較少時(shí)，電離雜質(zhì)散射影響小，載流子遼移宰數(shù)值平穩(wěn)，而隨著摻雜濃度增加，電離雜質(zhì)散射作用增強(qiáng)，載流子遷移率顯著下降。三、非平衡載流子的產(chǎn)生與復(fù)合 對(duì)于非簡并半導(dǎo)體，在一定溫度下載流子濃度是一定的，這種處于熱平衡狀態(tài)下的載流子濃度稱為平衡載流子濃度。 但在外界作用下，材料中的電子濃度 n和空穴濃度p都是偏離平衡值的，多出來的這部分載流子叫做 非平衡載流子 (過剩載流子 )。通常用光注入或電注入方法產(chǎn)生非平衡載流子。非平衡載流子在數(shù)量上對(duì)多子和少子的影響是顯著不同的。三、非平衡載流子的產(chǎn)生與復(fù)合 非平衡載流子的重要特點(diǎn)之一是它們會(huì)因復(fù)合而消失。人們把非平衡載梳子平均存在時(shí)間稱為壽命。非平衡載流子壽命也用少數(shù)裁流子壽命來描述。以光注入為例，設(shè)一半導(dǎo)體樣品受穩(wěn)定、均勻的光照，非平衡載流子濃度保持恒定值 (?n)o和 (?p)o ，在光照撤去后， ?n將按下述規(guī)律衰減三、非平衡載流子的產(chǎn)生與復(fù)合 非平衡載流子壽命是半導(dǎo)體材料最重要的參數(shù)之一，反映了半導(dǎo)體材料的質(zhì)量； 不同的材料壽命不相同，如鍺的壽命約在100~1000?s；硅的壽命約為 50~500 ?s；砷比鎵的壽命僅為 102~103?s或更低。 材料中重金屬 雜質(zhì)、晶體缺陷的存在、表面的性質(zhì)都直接影響壽命的長短 。壽命又影響著器件的性能。 因此不同的器件對(duì)非平衡載流子壽命值也有不同的要求，如對(duì)高頻器件，要求壽命要小，而對(duì)探測(cè)器要求壽命要大。三、非平衡載流子的產(chǎn)生與復(fù)合216。直接復(fù)合： 導(dǎo)帶電子直接躍遷到價(jià)帶的某一空狀態(tài)，實(shí)現(xiàn)復(fù)合，稱為直接復(fù)合 (帶間復(fù)合 )。如砷化鎵、銻化銦中主要為直接復(fù)合。 216。間接復(fù)合： 導(dǎo)帶電子在躍遷到價(jià)帶某一空狀態(tài)之前還要經(jīng)歷某一 (或某些）中間狀態(tài)，稱為間接復(fù)合。能促使這種間接復(fù)合的局域中心稱為復(fù)合中心，雜質(zhì)和缺陷就成為復(fù)合中心。表面復(fù)合三、非平衡載流子的產(chǎn)生與復(fù)合表面復(fù)合： 直接復(fù)合間接復(fù)合只涉及材料體內(nèi)的復(fù)合過程和壽命。實(shí)際在材料表面也存在復(fù)合過程，在材料表面常常存在各種復(fù)合中心，所以表面復(fù)合的本質(zhì)也是間接復(fù)合。 實(shí)驗(yàn)測(cè)得表面壽命值低于體內(nèi)壽命值，由于存在表面復(fù)合，能使晶體管小注入電流放大系數(shù)下降，反向漏電增大，對(duì)晶體管的穩(wěn)定性、可靠性、噪聲都有嚴(yán)重影響。三、非平衡載流子的產(chǎn)生與復(fù)合其中 Dh為空穴擴(kuò)散系數(shù)， ?p為空穴的壽命。得到方程的解，即為非平衡空穴濃度的分布：Lh＝ (Dn?p) 1/2為非平衡空穴擴(kuò)散長度，標(biāo)志空穴濃度降至 1/e所需的距離。非平衡載流子的的擴(kuò)散運(yùn)動(dòng)： 由于非平衡載流子一般是靠外部條件的作用而產(chǎn)生的，因而在半導(dǎo)體中各處的濃度不像平衡載流子那樣是均勻的。以光注入為例，設(shè)以穩(wěn)定的光均勻照射半導(dǎo)體表面，光只在表面極薄的一層產(chǎn)生非平衡載流子，由于濃度梯度的作用，對(duì)于 N型樣品，非平衡的空穴將向材料內(nèi)部擴(kuò)散，并形成穩(wěn)定的分布，根據(jù)一維的連續(xù)性方程：三、非平衡載流子的產(chǎn)生與復(fù)合對(duì)非平衡電子的擴(kuò)散有其中 Ln＝ (Dn?n) 1/2為非平衡電子擴(kuò)散長度 ,Dn為電子擴(kuò)散系數(shù) ,?n為電子壽命。載流子擴(kuò)散系數(shù) D與遷移率 ?遵從愛因斯坦關(guān)系：而 Lh、 Ln也是半導(dǎo)體的一個(gè)重要參數(shù)，是有關(guān)器件設(shè)計(jì)、提高性能必須考慮的因素。非平衡載流子的的擴(kuò)散運(yùn)動(dòng)四、半導(dǎo)體的界面特性216。如果在同一塊半導(dǎo)體材料中，一邊是 p型區(qū)，另一邊是 n型區(qū)，在相互接觸的界面附近將形成一個(gè)結(jié)叫 pn結(jié)。216。pn結(jié)是許多半導(dǎo)體電子器件的基本結(jié)構(gòu)單元。216。Pn結(jié)按其雜質(zhì)分布狀況可以分為兩類：突變結(jié)和緩變結(jié)。突變結(jié)結(jié)面兩邊的摻雜濃度是常數(shù)，但在界面處導(dǎo)電類型發(fā)生突變。緩變結(jié)的雜質(zhì)分布是通過結(jié)面緩慢地變化。合金結(jié)和高表面濃度的淺結(jié)擴(kuò)散結(jié)一般可認(rèn)為是突變結(jié)；而低表面站度的深擴(kuò)散結(jié)，一般可認(rèn)為是緩變結(jié)。216。pn結(jié)的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)使其具有單向?qū)щ娦?，使得各種功能半導(dǎo)體器件得以迅速發(fā)展。 Pn結(jié)四、半導(dǎo)體的界面特性 當(dāng) pn結(jié)形成時(shí)，在交界處有一結(jié)區(qū)，在結(jié)區(qū)內(nèi)形成空間電荷，而自由載流子數(shù)目少，所以也常稱為耗盡層。而且在結(jié)區(qū)內(nèi)，對(duì)于電子而言，結(jié)區(qū)是從 n區(qū)向 p區(qū)逾越的勢(shì)壘；對(duì)于空穴而言，結(jié)區(qū)也是從 p區(qū)向 n區(qū)逾越的勢(shì)壘，因此結(jié)區(qū)也稱為勢(shì)壘區(qū)。 Pn結(jié) :平衡 pn結(jié)勢(shì)壘四、半導(dǎo)體的界面特性n型半導(dǎo)體的費(fèi)米能級(jí)在本征費(fèi)米能級(jí)之上， P型半導(dǎo)體的費(fèi)米能級(jí)在本征費(fèi)米能級(jí)之下，當(dāng) n型和 P型半導(dǎo)體形成 pn結(jié)時(shí)，由于自建場的作用，平衡 pn結(jié)達(dá)到統(tǒng)一的費(fèi)米能級(jí) EF，即 p型區(qū)能帶相對(duì) n型區(qū)上移，而上移的高度為 qVD,稱為平衡 pn結(jié)的勢(shì)壘高度。勢(shì)壘高度的物理意義即為電子從 n區(qū)到p區(qū) (或空穴從 p區(qū)到 n區(qū) )必須克服的能量勢(shì)壘，其大小為 : Pn結(jié) :平衡 pn結(jié)勢(shì)壘eVd=KBTln(NdNa/NcNv)+Eg即：提高禁帶寬度或增加雜質(zhì)濃度的乘積，都使 pn結(jié)勢(shì)壘高度增加。四、半導(dǎo)體的界面特性ppn結(jié)伏安特性指通過 pn結(jié)的電流與外加電壓 (偏壓 )的關(guān)系：p正向偏壓下，電流隨偏壓指數(shù)上升，可達(dá)幾十安／厘米 2~幾千安／厘米 2 ，反向偏壓下，電流很小，且很快趨向飽和，即反向飽和電流僅幾微安／厘米 2 ；當(dāng)反向偏壓升到某電壓值時(shí)，反向電流急劇增大，稱為擊穿，其電壓為擊穿電壓 V擊穿 。 pn結(jié) — 伏安特性p這一伏安特性具有單向?qū)щ姷恼餍再|(zhì)。p單向?qū)щ姷臋C(jī)理：由于結(jié)區(qū)中載流子濃度很低，是高阻區(qū)，如果加上正向偏壓 V，我們