載流子遷移率
載流子遷移率是中國科技名詞,屬於科技術語。
漢文字是世界上唯一沒有間斷的古老文字系統[1],直到現在我們仍在使用。其不單是人們日常生活中的表述用具,更是五千年悠久文明的記錄者、傳承者。可以說,漢文字是中華民族古老悠久、博大精深文明的「活化石[2]」。
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名詞解釋
電子遷移率(英語:electron mobility)是固體物理學中用於描述金屬或半導體內部電子,在電場作用下移動快慢程度的物理量。在半導體中,另一個類似的物理量稱為空穴遷移率(hole mobility)。人們常用載流子遷移率(carrier mobility)來指代半導體內部電子和空穴整體的運動快慢。
電子運動速度等於遷移率乘以電場強度
,也就是說相同的電場強度下,載流子遷移率越大,運動得越快;遷移率小,運動得慢。同一種半導體材料中,載流子類型不同,遷移率不同,一般是電子的遷移率高於空穴。如室溫下,低摻雜硅材料中,電子的遷移率為1350cm2V-1s-1,而空穴的遷移率僅為480cm2V-1s-1。
遷移率主要影響到晶體管的兩個性能:
一是和載流子濃度一起決定半導體材料的電導率(電阻率的倒數)的大小。遷移率越大,電阻率越小,通過相同電流時,功耗越小,電流承載能力越大。由於電子的遷移率一般高於空穴的遷移率,因此,功率型MOSFET通常總是採用電子作為載流子的n溝道結構,而不採用空穴作為載流子的p溝道結構。
二是影響器件的工作頻率。雙極晶體管頻率響應特性最主要的限制是少數載流子渡越基區的時間。遷移率越大,需要的渡越時間越短,晶體管的截止頻率與基區材料的載流子遷移率成正比,因此提高載流子遷移率,可以降低功耗,提高器件的電流承載能力,同時,提高晶體管的開關轉換速度。
一般來說P型半導體的遷移率是N型半導體的1/3到1/2.。
遷移率的相關概念
遷移率是衡量半導體導電性能的重要參數,它決定半導體材料的電導率,影響器件的工作速度。對於載流子遷移率已有諸多文章對載流子遷移率的重要性進行了研究。
為載流子的漂移遷移率,簡稱遷移率,表示單位電場下載流子的平均漂移速度,單位是m2V-1s-1或cm2V-1s-1。
遷移率是反映半導體中載流子導電能力的重要參數,同樣的摻雜濃度,載流子的遷移率越大,半導體材料的導電率越高。遷移率的大小不僅關係着導電能力的強弱,而且還直接決定着載流子運動的快慢。它對半導體器件的工作速度有直接的影響。
在恆定電場的作用下,載流子的平均漂移速度只能取一定的數值,這意味着半導體中的載流子並不是不受任何阻力,不斷被加速的。事實上,載流子在其熱運動的過程中,不斷地與晶格、雜質、缺陷等發生碰撞,無規則的改變其運動方向,即發生了散射。無機晶體不是理想晶體,而有機半導體本質上既是非晶態,所以存在着晶格散射、電離雜質散射等,因此載流子遷移率只能有一定的數值。
參考文獻
- ↑ 最古老的五種文字,搜狐,2019-11-09
- ↑ 象形文字的「活化石」!水書將申報世界記憶遺產名錄,搜狐,2021-07-29