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遷移率
鎖定
- 中文名
- 遷移率
- 外文名
- mobility
- 定 義
- 載流子平均漂移速度
- 基本單位
- 平方釐米/(伏·秒)
- 影 響
- 和載流子濃度決定半導體的電導率
- 特 點
- 與載流子有效質量和散射率成反比
遷移率技術應用
普通半導體材料的遷移率通常為102—106釐米2/伏·秒。通過調製摻雜技術製造的調製摻雜異質結遷移率可達到106釐米2/伏·秒以上。遷移率是表徵半導體的一個重要參數。遷移率越大,器件的運行速度越快,截止頻率就越高。砷化鎵的電子有效質量比硅的小得多,因此砷化鎵被用來製作高頻器件。
[1]
遷移率溶液的遷移率
遷移率電子遷移率
在外電場E作用下,金屬中的自由電子可被加速,其加速度為
實際上,導體都有電阻,因而電子不會無限地加速,速度不會無限大。可假定電子由於和聲子、雜質缺陷相碰撞而散射,失去前進方向上的速度分量,這就是金屬有電阻的原因。發生碰撞瞬間,由於電子向四面八方散射,因而對大量電子而言,電子在前進方向上的平均遷移速度為零,然後又由於電場的作用,電子仍被電場加速,獲得定向速度。設每兩次碰撞之間的平均時間為2
,則電子的平均速度為
則自由電子的遷移率
為
式中,e為電子電荷;me為電子質量;
為鬆弛時間,則1/2
為單位時間平均散射次數,
與晶格缺陷及温度有關。温度越高,晶體缺陷越多,電子散射幾率越大,
越小。
以上是用經典力學模型來討論自由電子的運動,實際晶體中的電子不是“自由”的。對於半導體和絕緣體中的電子能態,必須用量子力學理論來描述。
用量子力學理論來描述半導體的絕緣體中非“自由”電子能態,為避免對晶格場複雜作用的討論,引入將晶格場對電子的作用包括在內的有效質量m*的概念。這樣晶體中的電子的運動狀態也可寫成F=m*a的形式,F指電場力eE。對於自由電子,m*=me;晶體中的電子,m*與me不同,決定於能態,即電子與晶格的相互作用強度。對於一定結構的材料,晶格場一定,則有效質量有確定的值,可通過實驗測定。
式中,e為電子電荷;m*為電子的有效質量,決定於晶格,氧化物的m*一般為me的2~10倍;對於鹼性鹽,有:m*=me/2;
為平均自由運動時間。