半导体材料第5讲-硅、锗晶体中的杂质[教育研究]

1、1章节课堂 2章节课堂 迁移率迁移率所带电量所带电量有效杂质浓度有效杂质浓度 1 1 电阻率电阻率 如果施主杂质占优势，则有：如果施主杂质占优势，则有： n nacceptoracceptordonordonor )e)eN N(N(N 1 1 迁移率迁移率所带电量所带电量受主杂质浓度)受主杂质浓度)(施主杂质浓度(施主杂质浓度 1 1 电阻率电阻率 如果受主杂质占优势，则有：如果受主杂质占优势，则有： p pdonordonoracceptoracceptor )e)eN N(N(N 1 1 迁移率迁移率所带电量所带电量施主杂质浓度)施主杂质浓度)(受主杂质浓度(受主杂质浓度 1 1 电阻率

2、电阻率 3章节课堂 4章节课堂 工作电流工作电流I与载流子电荷与载流子电荷e、n型载流型载流 子浓度子浓度n、迁移速率、迁移速率v及霍尔元件的及霍尔元件的 截面积截面积bd之间的关系为之间的关系为I=nevbd， 霍尔电压，即霍尔电压，即l、2两点间的电位差为两点间的电位差为 bBUH KIB end IB UH 式中式中K=1(end)，称该霍尔元件的灵敏度。如果霍尔元件是，称该霍尔元件的灵敏度。如果霍尔元件是P型型(即载流子是即载流子是 空穴空穴)半导体材料制成的，则半导体材料制成的，则K=l(epd)，其中，其中p为空穴浓度。为空穴浓度。 ededU U IBIB 器件厚度器件厚度电荷电

3、荷霍尔电压霍尔电压 磁场强度磁场强度工作电流工作电流 n(或p)n(或p) H H 载流子浓度为：载流子浓度为： 5章节课堂 6章节课堂 7章节课堂 C CS S=kC=kC0 0(1-g)(1-g)k-1 k-1（ （4 44 4） 将将4 44 4代入代入4 43 3式可算出在拉单晶时，拉出的单晶的某一位式可算出在拉单晶时，拉出的单晶的某一位 置置g g处的电阻率与原来杂质浓度的关系：处的电阻率与原来杂质浓度的关系： k)k)(1(1 0 0 g)g)(1(1e eKCKC 1 1 8章节课堂 0 )1( 0 0 )1 ( 1 dN wA geuKdN wA Cm k 思考：思考： 为什么

4、会是为什么会是 m=C0wA/dN0这一公式？这一公式？ 而不是而不是 m=wC0 9章节课堂 阿佛加德罗常数密度 摩尔质量单晶质量杂质浓度 杂质质量 C0:杂质浓度，每立方厘米晶体中所含的杂质数目杂质浓度，每立方厘米晶体中所含的杂质数目 单位：单位： 个个cm-3 w :单晶质量单晶质量 单位：单位：g A: 单晶的摩尔质量单晶的摩尔质量 单位：单位： g mol-1 d: 单晶的密度，单晶的密度， 单位：单位：g cm-3 N0: 阿佛加德罗常数，阿佛加德罗常数， 单位单位 ： 个个 mol-1 g molgcm gmolgcm 13- -1-3 - 个 个 0 0 dN wA Cm 10

5、章节课堂 11章节课堂 单晶中杂质浓度 锗密度 母合金质量锗质量 母合金中杂质浓度 母合金密度 母合金质量 0 C d MW Cm d M 12章节课堂 )C0( d MW )Cm( )d( )M( 单晶中杂质浓度 锗密度 母合金质量锗质量 母合金中杂质浓度 母合金密度 母合金质量 )C0( d W )Cm( )d( )M( 单晶中杂质浓度 锗密度 锗质量 母合金中杂质浓度 锗密度 母合金质量 )Cm( )C0(W )M( 母合金中杂质浓度 单晶中杂质浓度锗质量 母合金质量 13章节课堂 14章节课堂 15章节课堂 16章节课堂 K C C 1s L1 K C C s L2 2 熔体熔体 单晶

6、单晶 17章节课堂 18章节课堂 )exp( 0 t V EA CC LL 19章节课堂 度)度)Cm(母合金中杂质浓Cm(母合金中杂质浓 (熔硅中杂质浓度)(熔硅中杂质浓度)C CW硅质量W硅质量 M(母合金质量)M(母合金质量) L0L0 如果蒸发效应很小，则掺杂公式为如果蒸发效应很小，则掺杂公式为 Cm )C(CW )M( L1L2 硅 母合金质量母合金质量 20章节课堂 21章节课堂 22章节课堂 23章节课堂 24章节课堂 25章节课堂 26章节课堂 27章节课堂 28章节课堂 29章节课堂 30章节课堂 31章节课堂 32章节课堂 33章节课堂 34章节课堂 35章节课堂 36章节

7、课堂 37章节课堂 38章节课堂 39章节课堂 40章节课堂 41章节课堂 42章节课堂 43章节课堂 44章节课堂 45章节课堂 46章节课堂 47章节课堂 48章节课堂 49章节课堂 50章节课堂 51章节课堂 52章节课堂 53章节课堂 54章节课堂 55章节课堂 56章节课堂 57章节课堂 58章节课堂 59章节课堂 60章节课堂 61章节课堂 Charge Coupled Device电荷藕合器件电荷藕合器件 ，它是一种特殊半导体器件，上面有很，它是一种特殊半导体器件，上面有很 多一样的感光元件，每个感光元件叫一个像素。在摄像机里是一个极多一样的感光元件，每个感光元件叫一个像素。在摄像机里是一个极 其重要的部件，它起到其重要的部件，它起到 将光线转换成电信号的作用，类似于人的眼睛，因此