作业帮霍尔效应的载流子浓度电导率和迁移率计算详细过程.
来源：学生作业帮 编辑：作业帮 分类：物理作业 时间：2024/05/10 11:36:02
霍尔效应的载流子浓度电导率和迁移率计算详细过程.
迁移率是指载流子（电子和空穴）在单位电场作用下的平均漂移速度,即载流子在电场作用下运动速度的快慢的量度,运动得越快,迁移率越大；运动得慢,迁移率小.同一种半导体材料中,载流子类型不同,迁移率不同,一般是电子的迁移率高于空穴.如室温下,低掺杂硅材料中,电子的迁移率为1350cm^2/（VS）,而空穴的迁移率仅为480cm^2/(VS).
迁移率主要影响到晶体管的两个性能：
一是载流子浓度一起决定半导体材料的电导率（电阻率的倒数）的大小.迁移率越大,电阻率越小,通过相同电流时,功耗越小,电流承载能力越大.由于电子的迁移率一般高于空穴的迁移率,因此,功率型MOSFET通常总是采用电子作为载流子的n沟道结构,而不采用空穴作为载流子的p沟道结构.
二是影响器件的工作频率.双极晶体管频率响应特性最主要的限制是少数载流子渡越基区的时间.迁移率越大,需要的渡越时间越短,晶体管的截止频率与基区材料的载流子迁移率成正比,因此提高载流子迁移率,可以降低功耗,提高器件的电流承载能力,同时,提高晶体管的开关转换速度.
一般来说P型半导体的迁移率是N型半导体的1/3到1/2..
迁移率是衡量半导体导电性能的重要参数,它决定半导体材料的电导率,影响器件的工作速度.已有很多文章对载流子迁移率的重要性进行研究,但对其测量方法却少有提到.本文对载流子测量方法进行了小结.迁移率 μ 的相关概念在半导体材料中,由某种原因产生的载流子处于无规则的热运动,当外加电压时,导体内部的载流子受到电场力作用,做定向运动形成电流,即漂移电流,定向运动的速度成为漂移速度,方向由载流子类型决定.在电场下,载流子的平均漂移速度 v 与电场强度 E 成正比为：
v=μE
式中 μ 为载流子的漂移迁移率,简称迁移率,表示单位电场下载流子的平均漂移速度,单位是 m2／Vs 或 cm2／Vs.迁移率是反映半导体中载流子导电能力的重要参数,同样的掺杂浓度,载流子的迁移率越大,半导体材料的导电率越高.迁移率的大小不仅关系着导电能力的强弱,而且还直接决定着载流子运动的快慢.它对半导体器件的工作速度有直接的影响.在恒定电场的作用下,载流子的平均漂移速度只能取一定的数值,这意味着半导体中的载流子并不是不受任何阻力,不断被加速的.事实上,载流子在其热运动的过程中,不断地与晶格、杂质、缺陷等发生碰撞,无规则的改变其运动方向,即发生了散射.无机晶体不是理想晶体,而有机半导体本质上既是非晶态,所以存在着晶格散射、电离杂质散射等,因此载流子迁移率只能有一定的数值.测量方法 (1)渡越时间(TOP)法 (1)渡越时间(TOP)法渡越时间(TOP) 渡越时间(TOP)法适用于具有较好的光生载流子功能的材料的载流子迁移率的测量,可以测量有机材料的低迁移率.在样品上加适当直流电压,选侧适当脉冲宽度的脉冲光,通过透明电极激励样品产生薄层的电子一空穴对.空穴被拉到负电极方向,作薄层运动.设薄层状况不变,则运动速度为 μE.如假定样品中只有有限的陷阱,且陷阱密度均匀,则电量损失与载流子寿命 τ 有关,此时下电极上将因载流子运动形成感应电流,且随时间增加.在 t 时刻有：若式中 L 为样品厚度电场足够强,t≤τ,且渡越时间 t0
迁移率主要影响到晶体管的两个性能：
一是载流子浓度一起决定半导体材料的电导率（电阻率的倒数）的大小.迁移率越大,电阻率越小,通过相同电流时,功耗越小,电流承载能力越大.由于电子的迁移率一般高于空穴的迁移率,因此,功率型MOSFET通常总是采用电子作为载流子的n沟道结构,而不采用空穴作为载流子的p沟道结构.
二是影响器件的工作频率.双极晶体管频率响应特性最主要的限制是少数载流子渡越基区的时间.迁移率越大,需要的渡越时间越短,晶体管的截止频率与基区材料的载流子迁移率成正比,因此提高载流子迁移率,可以降低功耗,提高器件的电流承载能力,同时,提高晶体管的开关转换速度.
一般来说P型半导体的迁移率是N型半导体的1/3到1/2..
迁移率是衡量半导体导电性能的重要参数,它决定半导体材料的电导率,影响器件的工作速度.已有很多文章对载流子迁移率的重要性进行研究,但对其测量方法却少有提到.本文对载流子测量方法进行了小结.迁移率 μ 的相关概念在半导体材料中,由某种原因产生的载流子处于无规则的热运动,当外加电压时,导体内部的载流子受到电场力作用,做定向运动形成电流,即漂移电流,定向运动的速度成为漂移速度,方向由载流子类型决定.在电场下,载流子的平均漂移速度 v 与电场强度 E 成正比为：
v=μE
式中 μ 为载流子的漂移迁移率,简称迁移率,表示单位电场下载流子的平均漂移速度,单位是 m2／Vs 或 cm2／Vs.迁移率是反映半导体中载流子导电能力的重要参数,同样的掺杂浓度,载流子的迁移率越大,半导体材料的导电率越高.迁移率的大小不仅关系着导电能力的强弱,而且还直接决定着载流子运动的快慢.它对半导体器件的工作速度有直接的影响.在恒定电场的作用下,载流子的平均漂移速度只能取一定的数值,这意味着半导体中的载流子并不是不受任何阻力,不断被加速的.事实上,载流子在其热运动的过程中,不断地与晶格、杂质、缺陷等发生碰撞,无规则的改变其运动方向,即发生了散射.无机晶体不是理想晶体,而有机半导体本质上既是非晶态,所以存在着晶格散射、电离杂质散射等,因此载流子迁移率只能有一定的数值.测量方法 (1)渡越时间(TOP)法 (1)渡越时间(TOP)法渡越时间(TOP) 渡越时间(TOP)法适用于具有较好的光生载流子功能的材料的载流子迁移率的测量,可以测量有机材料的低迁移率.在样品上加适当直流电压,选侧适当脉冲宽度的脉冲光,通过透明电极激励样品产生薄层的电子一空穴对.空穴被拉到负电极方向,作薄层运动.设薄层状况不变,则运动速度为 μE.如假定样品中只有有限的陷阱,且陷阱密度均匀,则电量损失与载流子寿命 τ 有关,此时下电极上将因载流子运动形成感应电流,且随时间增加.在 t 时刻有：若式中 L 为样品厚度电场足够强,t≤τ,且渡越时间 t0