半导体电阻率及其与杂质浓度和温度

1、4.4 电阻率及其与杂质浓度和温度的关系电阻率及其与杂质浓度和温度的关系 习惯用电阻率来讨论问题（四探针法）习惯用电阻率来讨论问题（四探针法）2*2*22*nnnnpppppnnpnpnqnnqmpqpqmpqnqnqpqmm型型混合形1111()nnppnpiinpnnqpqnqpqn qq型（）型（）混合型（）本征（）室温下，本征硅的室温下，本征硅的 约为约为2.3105cm，本征锗，本征锗（禁宽小）（禁宽小） 约为约为47cm。电阻率决定于载流子浓度和迁移率，与杂质浓度电阻率决定于载流子浓度和迁移率，与杂质浓度和温度有关。和温度有关。 4.4.1 电阻率和杂质浓度的关系电阻率和杂质浓度的

2、关系图图4-15是锗、硅和砷化镓（温度定）是锗、硅和砷化镓（温度定）300K时时 随随杂质变化的曲线（非补偿或轻补偿）。杂质变化的曲线（非补偿或轻补偿）。 A：轻掺（杂质浓度：轻掺（杂质浓度10161018cm-3），）， 迁移率随杂质浓度的变化较小迁移率随杂质浓度的变化较小1iN 杂质浓度增高时，杂质浓度增高时，非线性曲线。非线性曲线。原因：原因：一是杂质在室温下不能全部电离，重掺杂的简一是杂质在室温下不能全部电离，重掺杂的简并半导体中情况更加严重；并半导体中情况更加严重； 二是迁移率随杂质浓度的增加将显著下降。二是迁移率随杂质浓度的增加将显著下降。由电阻率可确定所含杂质的浓度。材料越纯，电

3、由电阻率可确定所含杂质的浓度。材料越纯，电阻率越高（不适于高度补偿的材料）。阻率越高（不适于高度补偿的材料）。4.4.2 4.4.2 电阻率随温度的变化电阻率随温度的变化1npnqpq()iTnu不变1）本征半导体）本征半导体2）掺杂半导体）掺杂半导体：杂质电离、本征激发同时：杂质电离、本征激发同时存在，电离杂质散射和晶格散射机构的存在，电存在，电离杂质散射和晶格散射机构的存在，电阻率随温度的变化关系复杂。（阻率随温度的变化关系复杂。（AB BC C三段）三段）硅硅 与与T关系关系0 ABCTAB段段 温度很低，本征激发可忽略，载流子主温度很低，本征激发可忽略，载流子主要由杂质电离提供，它随温

4、度升高而增加；散射要由杂质电离提供，它随温度升高而增加；散射主要由电离杂质决定，迁移率也随温度升高而增主要由电离杂质决定，迁移率也随温度升高而增大，所以，电阻率随温度升高而下降。大，所以，电阻率随温度升高而下降。T*3/23/21iqBNmATT硅硅 与与T关系关系0 ABCTBC段段 温度继续升高，杂质全部电离，本征激发温度继续升高，杂质全部电离，本征激发还不十分显著，载流子基本上不随温度变化，晶还不十分显著，载流子基本上不随温度变化，晶格振动散射上升为主要矛盾，迁移率随温度升高格振动散射上升为主要矛盾，迁移率随温度升高而降低，所以，电阻率随温度升高而增大。而降低，所以，电阻率随温度升高而增

5、大。*3/23/21iqBNmATT硅硅 与与T关系关系0 ABCT C段段 温度继续升高，温度继续升高，本征激发很快增加本征激发很快增加，大量，大量本征载流子的产生超过迁移率减小对电阻率的影本征载流子的产生超过迁移率减小对电阻率的影响，杂质半导体的电阻率将随温度的升高而急剧响，杂质半导体的电阻率将随温度的升高而急剧地下降，表现出同地下降，表现出同本征半导体本征半导体相似的特征。相似的特征。*3/23/21iqBNmATT硅硅 与与T关系关系0 ABCT 电阻率与材料性质有关，禁带宽度越大，同一温电阻率与材料性质有关，禁带宽度越大，同一温度下的本征载流子浓度就越低，进入本征导电的温度下的本征载流子浓度就越低，进入本征导电的温度也越高度也越高