半导体电阻率及其与杂质浓度和温度

nqn pq p
本征 i
1
ni (qn
qp )
（４－６５）
室温下，本征硅的约为2.3×105Ω·cm，本征锗
（禁宽小）约为47Ω·cm。
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。
4.4.1 电阻率和杂质浓度的关系
图4-15是锗、硅和砷化镓（温度定）300K时随
杂质变化的曲线（非补偿或轻补偿）。
4.4 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）
n型 n
nqn
nq2 n
mn*
ｐ型
p
pq p
pq2 p
m*p
混合形
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
nqn
pq p
nq2 n
mn*
pq2 p
m*p
n型 n
1
nqn
（４－６２）
ｐ型
p
1
pq p
（４－６３）
混合型
1
（４－６４）
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。
C
q
1
A B
m*
AT
3/2
BNi T 3/2
0 硅与T关系
T
T
BC段 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 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。
A：轻掺（杂质浓度1016～1018cm-3），
迁移率随杂质浓度的变化较小
1
Ni
杂质浓度增高时，非线性曲线。原因： 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；
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 阻率越高（不适于高度补偿的材料）。
锗器最高工作温度为100℃，硅为250℃，而砷
化镓可达450℃。
C
q m*
1
AT
3/2
BNi T 3/2
A B
0
T
硅与T关系
C A
B
q m*
1
AT
3/2
BNi T 3/2
0
T
硅与T关系
C段 温度继续升高，本征激发很快增加，大量 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 地下降，表现出同本征半导体相似的特征。
C A
B
q m*
1
AT
3/2
BNi T 3/2
0
T
硅与T关系
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 度也越高
4.4.2 电阻率随温度的变化
1）本征半导体
T ni (u不变)
1
nqn pq p
2）掺杂半导体：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 阻率随温度的变化关系复杂。（AB BC C三段）
C
A B
0
T
硅与T关系
AB段 温度很低，本征激发可忽略，载流子主
要由杂质电离提供，它随温度升高而增加；散射