载流子

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，轻参杂硅材料中，电子的迁移率为1350cm^2/（V S），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，提高晶体管的开关形影速度。

什么是本征激发内部载流子运动有何特点什么叫复合

答：一般来说，共价键中的价电子不完全像绝缘体中价电子

所受束缚那样强，如果能从外界获得一定的能量(如光照、温升、电

磁场激发等)，一些价电子就可能挣脱共价键的束缚而成为自由电

子，这就是本征激发。

理论和实验表明：在常温(T=300K)下，硅共价键中的价电子

只要获得大于电离能Ec(=的能量便可激发成为自由电子。本征锗的

电离能更小，只有。

半导体中，当共价键中的一个价电子受激发挣脱原子核的束

缚成为自由电子的同时，在共价键中便留下了一个空位，称为“空

穴”。当空穴出现时，相邻原子的价电子比较容易离开它所在的共

价键而填补到这个空穴中来，使该价电子原来所在共价键中出现一

个新的空穴，这个空穴又可能被相邻原子的价电子填补，再出现新

的空穴。价电子填补空穴的这种运动无论在形式上还是效果上都相

当于带正电荷的空穴在运动，且运动方向与价电子运动方向相反。

为了区别于自由电子的运动，把这种运动称为空穴运动，并把空穴

看成是一种带正电荷的载流子。

当自由电子在运动过程中遇到空穴时，可能会填充进去从而

恢复一个共价键，与此同时消失一个“电子一空穴”对，这一相反

过程称为复合。

半导体基础知识

一些半导体基础知识

1．什么是导体、绝缘体、半导体

容易导电的物质叫导体，如：金属、石墨、人体、大地以及各种酸、碱、盐的水溶液等都是导体。

不容易导电的物质叫做绝缘体，如：橡胶、塑料、玻璃、云母、陶瓷、纯水、油、空气等都是绝缘体。

所谓半导体是指导电能力介于导体和绝缘体之间的物质。如：硅、锗、砷化镓、磷化铟、氮化镓、碳化硅等。半导体大体上可以分为两类，即本征半导体和杂质半导体。本征半导体是指纯净的半导体，这里的纯净包括两个意思，一是指半导体材料中只含有一种元素的原子；二是指原子与原子之间的排列是有一定规律的。本征半导体的特点是导电能力极弱，且随温度变化导电能力有显著变化。杂质半导体是指人为地在本征半导体中掺入微量其他元素（称杂质）所形成的半导体。杂质半导体有两类：N型半导体和P型半导体。

2．半导体材料的特征有哪些

（1）导电能力介于导体和绝缘体之间。

（2）当其纯度较高时，电导率的温度系数为正值，随温度升高电导率增大；金属导体则相反，电导率的温度系数为负值。

（3）有两种载流子参加导电，具有两种导电类型：一种是电子，另一种是空穴。同一种半导体材料，既可形成以电子为主的导电，也可以形成以空穴为主的导电。

（4）晶体的各向异性。3．简述N型半导体。

常温下半导体的导电性能主要由杂质来决定。当半导体中掺有施主杂质时，主要*施主提供电子导电，这种依*电子导电的半导体叫做N型半导体。

例如：硅中掺有Ⅴ族元素杂质磷（P）、砷（As）、锑（Sb）、铋（Bi）时，称为N型半导体。

4．简述P型半导体。当半导体中掺有受主杂质时，主要*受主提供空穴导电，这种依*空穴导电的半导体叫做P型半导体。

例如：硅中掺有Ⅲ族元素杂质硼（B）、铝（Al）、镓（Ga）、铟（In）时，称为P型半导体。

5．什么是半绝缘半导体材料

定义电阻率大于107Ω*cm的半导体材料称为半绝缘半导体材料。

如：掺Cr的砷化镓，非掺杂的砷化镓为半绝缘砷化镓材料。

掺Fe的磷化铟，非掺杂的磷化铟经退火为半绝缘磷化铟材料。

6．什么是单晶、多晶

单晶是原子或离子沿着三个不同的方向按一定的周期有规则地排列，并沿一致的晶体学取向所堆垛起来的远程有序的晶体。

多晶则是有多个单晶晶粒组成的晶体，在其晶界处的颗粒间的晶体学取向彼此不同，其周期性与规则性也在此处受到破坏。7．常用半导体材料的晶体生长方向有几种

我们实际使用单晶材料都是按一定的方向生长的，因此单晶表现出各向异性。单晶生长的这种方向直接来自晶格结构，常用半导体材料的晶体生长方向是<111>和<100>。

规定用<111>和<100>表示晶向，用（111）和（100）表示晶面。

8．什么是电导率和电阻率所有材料的电导率（σ）可用下式表达：

σ=neμ其中n为载流子浓度，单位为cm-3；e为电子的电荷，单位为C（库仑）；μ为载流子的迁移率，单位为cm2/V*s；电导率单位为S/cm（S为西门子）。

电阻率ρ=1/σ，单位为Ω*cm9．PN结是如何形成的它具有什么特性

如果用工艺的方法，把一边是N型半导体另一边是P型半导体结合在一起，这时N型半导体中的多数载流子电子就要向P型半导体一边渗透扩散。结果是N型区域中邻近P型区一边的薄层A中有一部分电子扩