半導(dǎo)體電導(dǎo)率詳解：影響因素及其測(cè)試方法

半導(dǎo)體的電導(dǎo)率直接影響著半導(dǎo)體器件的工作狀態(tài)，是半導(dǎo)體材料的重要參數(shù)。因此，半導(dǎo)體電導(dǎo)率的檢測(cè)也是半導(dǎo)體設(shè)計(jì)和制造過(guò)程中的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，確保半導(dǎo)體器件的性能、穩(wěn)定性和可靠性。

什么是半導(dǎo)體電導(dǎo)率?

半導(dǎo)體電導(dǎo)率是指導(dǎo)電流在單位時(shí)間和單位電壓下通過(guò)物質(zhì)的能力，用來(lái)描述電荷流動(dòng)的難易程度。電導(dǎo)率用符號(hào)σ表示，單位是西門(mén)子/米(S/m)。電導(dǎo)率是電阻率(ρ)的導(dǎo)數(shù)，因此計(jì)算公式為：σ=1/ρ。

電導(dǎo)率σ也可以通過(guò)電導(dǎo)G，導(dǎo)體的截面積A，導(dǎo)體長(zhǎng)度l來(lái)計(jì)算：σ = Gl/A，(G = I/U)

半導(dǎo)體的電導(dǎo)率范圍非常廣泛，一般來(lái)說(shuō)，電導(dǎo)率的數(shù)量級(jí)在10^-8到10^4(Ω·cm)^-1之間。

半導(dǎo)體電導(dǎo)率的影響因素

影響半導(dǎo)體電導(dǎo)率的因素眾多，主要包括：

1. 溫度

溫度越高，半導(dǎo)體的電導(dǎo)率會(huì)越大。溫度升高會(huì)使半導(dǎo)體中的電子更容易運(yùn)動(dòng)，電導(dǎo)率也隨之增加。

2. 半導(dǎo)體材料

不同類(lèi)型的半導(dǎo)體具有不同的電導(dǎo)率，如硅、鍺、氮化物等。

3. 摻雜濃度

摻雜材料的濃度越高，半導(dǎo)體的電導(dǎo)率越大。

4. 電場(chǎng)強(qiáng)度

外加電場(chǎng)會(huì)導(dǎo)致半導(dǎo)體中電子的移動(dòng)，從而影響電導(dǎo)率。

5. 光照強(qiáng)度

光照強(qiáng)度越強(qiáng)，半導(dǎo)體電導(dǎo)率越大。

半導(dǎo)體電導(dǎo)率測(cè)量方法

電導(dǎo)率是電阻率的倒數(shù)，可以通過(guò)測(cè)量其電阻率來(lái)確定。測(cè)定通過(guò)導(dǎo)體的電流和電壓降計(jì)算出導(dǎo)體的電阻，并測(cè)量出待測(cè)樣品的幾何尺寸，根據(jù)電導(dǎo)率的計(jì)算公式算出電導(dǎo)率。常見(jiàn)的測(cè)量半導(dǎo)體電導(dǎo)率的方法如下：

1.兩線(xiàn)法

兩線(xiàn)法測(cè)試電導(dǎo)率簡(jiǎn)單，只需要兩根電極便可測(cè)試，適用于電阻值較大的材料測(cè)試。測(cè)試方法：

將待測(cè)材料加工成規(guī)定尺寸的試樣;

將試樣夾在兩個(gè)電極之間;

施加一個(gè)直流電場(chǎng)，測(cè)量電極之間的電勢(shì)差;

通過(guò)歐姆定律計(jì)算出試樣的電阻值。

2.表面電阻法

用于測(cè)試電子元件表面的電阻，但是此方法適用于測(cè)試金屬箔或其他薄片材料的電阻值，不適用于測(cè)試厚度較大的材料。測(cè)試方法如下：

將待測(cè)元件放置在測(cè)試臺(tái)上;

在元件表面施加一個(gè)固定的電場(chǎng)，測(cè)量電勢(shì)差;

通過(guò)歐姆定律計(jì)算出表面電阻值。

3.四線(xiàn)法

是一種常用的精確測(cè)量半導(dǎo)體電阻率的方法，但是需要的測(cè)試設(shè)備復(fù)雜，技術(shù)要求高。四線(xiàn)法可以消除線(xiàn)路電阻的影響，提高測(cè)量的準(zhǔn)確性。測(cè)試方法：

將待測(cè)材料加工成規(guī)定尺寸的試樣;

將試樣夾在四根電極之間;

電極1和電極2之間施加一個(gè)直流電場(chǎng)，測(cè)量電極1和電極2之間的電勢(shì)差;

電極3和電極4之間同樣施加一個(gè)直流電場(chǎng)，測(cè)量電極3和電極4之間的電勢(shì)差;

計(jì)算試樣的電阻率。

審核編輯：湯梓紅