有雜質補償的半導體

有雜質補償的半導體一、電中性條件同時含有一種施主雜質和一種受主雜質情況下的電中性條件為

同時含有施主雜質和受主雜質的半導體中，存在雜質補償現象。此時即使在極低的溫度下，濃度小的雜質也全部是電離的，這使得電中性條件中的nd或pa項為零。

⒈在Nd>Na的半導體中,全部受主都是電離的，電中性條件簡化為：

在雜質電離的溫度范圍內,導帶電子全部來自電離的施主,在施主能級上和在導帶中總的電子濃度是Nd-Na,這種半導體稱為部分補償的半導體。Nd-Na稱為有效的施主濃度.其與只含一種雜質，施主濃度為Nd-Na的半導體類似。

在電場和磁場作用下，半導體中電子和空穴的運動引起各種電荷輸運現象，主要包括電導、霍爾效應和磁阻。這些現象是研究半導體基本特性和內部機構的重要方面。通過電導和霍爾效應的測量，可以確定半導體中載流子濃度、遷移率和雜質電離能等基本參數。磁阻效應則是研究半導體的能帶結構和散射機理的一種重要方法。

⒉在Na>Nd的P型半導體中,全部施主都是電離的,電中性條件簡化為⒊在Na=Nd的半導體中，全部施主上的電子剛好使所有的受主電離，能帶中的載流子只能由本征激發產生，這種半導體被稱為完全補償的半導體。二、N型半導體(Nd>Na)

⒈雜質電離情況下：Nd>Na，則受主完全電離，pa=0

由于本征激發可以忽略，則電中性條件為則：電離施主濃度或改寫為在非簡并情況下，將(4.47)式帶入，有

式中Ec-Ed是施主電離能。此式就是雜質電離區的電子濃度方程.

討論:⑴低溫區電離情況，假定Nd>>Na.

在Na<<n<<Nd的溫度范圍內，上式簡化為：與一種施主雜質時一致，這種條件下，施主主要是向導帶提供電子，少量受主的作用可以忽略。(4.84)(4.85)

將其代入電子濃度公式中，得出費米能級EF為在這種情況下，當溫度趨向于0K時，EF與Ed重合．在極低的溫度范圍內，隨著溫度的升高，費米能級線性地上升.

在更低的溫度下，電離施主提供的電子，除了填滿Na個受主以外，激發到導帶的電子只是極少數，即n<<Na，于是有這個結果與只含一種施主雜質的形式類似，但還是考慮了受主雜質Na的存在，指數因子上的能量為Ec-Ed，而非其一半，則在利用實驗上測得的lnn－1/T的函數關系確定施主電離能時，應該注意區分是否有少量受主雜質存在。

⒋原因:μ

～

μ(E)。在常溫強電場中,v很大,電離雜質散射較弱,μ

=μ

L.，所以μ

～て～v(E)，即:同理可得霍爾角為:霍爾系數為:載流子的馳豫時間是速度或能量的函數，因此它們的漂移速度不完全相同。霍爾電場的作用＝磁場的偏轉作用的條件：：磁場的偏轉作用大，載流子向側向移動；：霍爾電場的作用大，載流子向相反側向移動結果：使沿電場方向的電流密度減小。由于磁場的作用，增加了電阻，這種現象稱為磁阻效應磁阻效應半導體器件需要金屬電極，金屬電極的存在不應該影響半導體體內載流子的行為。§8.14 歐姆接觸作為良好的電極，金屬與半導體的接觸應該：

電阻小，電阻與電流方向的變化無關。這種接觸稱為：歐姆接觸歐姆接觸I－V特性P－N結伏安特性使金半接觸成為歐姆接觸：

形成多子積累層：選擇合適的金屬，使：一、但是，滿足這種性質的金屬和半導體的組合很少，而且這種金半接觸多少存在少子注入現象。，或圖8.7金屬與N型半導體接觸x0WMWMSWSeV0(b)(a)圖8.8金屬與P型半導體接觸x0WMWMSWSeV0使金半接觸成為歐姆接觸：

利用金屬與N＋－N或P＋－P結的接觸，這時重摻雜半導體中的雜質濃度非常高，使金屬和N＋半導體之間形成很窄的耗盡層，則載流子可以通過隧道效應無阻尼地穿過勢壘。（圖8.24(a)、8.25(a))。由于簡并半導體中少子濃度很小，向非簡并區的少子注入實際上可以忽略不計。二、在金屬和半導體之間形成具有載流子復合速度很高的復合中心，使半導體表面附近的多子和少子的濃度近似等于平衡態的濃度。因此，可以先把半導體表面變粗糙，再鍍上金屬形成歐姆接觸。三、金半接觸工藝：蒸發法、濺射法、電鍍法、合金法第八章

概念：電子功函數、電子親和能、接觸電勢差、表面勢接觸：金半接觸、P－N結、異質結接觸后：載流子的流動、接觸表面層載流子的重新分布，空間電荷