Питомий електричний опір як фундаментальна характеристика напівпровідника

Частина 2.ФІЗИЧНІ ОСНОВИ МЕТРОЛОГІЇ НАПІВПРОВІДНИКІВ

Методи вимірювання питомого електричного опору напівпровідникових матеріалів і структур

Питомий електричний опір як фундаментальна характеристика напівпровідника

Який би не був напівпровідник і для яких типів приладів він би не призначався, основною його характеристикою є величина питомого електричного опору (ПЕО r) і його об'ємного градієнта. ПЕО в сукупності з часом життя нерівноважних носіїв заряду (t_н.н.з.) формує паспортну основу напівпровідника, визначальну область його застосування. Величиною ПЕО визначається пробивна напруга, температурний діапазон роботи, опір бази, ємність колектора і ряд інших найважливіших характеристик транзисторів, ІМС і інших видів напівпровідникових приладів. При цьому слід враховувати, що величина ПЕО може мінятися в широких межах: від 10^-5 Ом×см (наприклад, для тунельних діодів) до 10 кОм×см і вище (для детекторів випромінювань і фотоприймачів).

Все це висуває вимірювання ПЕО в умовах масового виробництва напівпровідникових матеріалів і структур в число найважливіших проблем практичної метрології напівпровідників.

Нагадаємо, що ПЕО є коректною характеристикою лише за умови виконання закону Ома:

U=I×R (1.1)

де U - напруга, I - сила струму, R - повний опір ділянки напівпровідника.

Звідси витікає, що

(1.2)

де l - довжина напівпровідника; S - площа поперечного перетину, перпендикулярна силовим лініям струму; s - питома електропровідність (провідність).

Таким чином, омічність(лінійність) контактів і відсутність внутрішніх електронно-дірчастих переходів в об'ємі є обов'язковими умовами, при яких величина ПЕО має точний фізичний сенс і може розглядатися як характеристичний параметр напівпровідника. Вся історія і тенденції сучасного розвитку фізики напівпровідників свідчать про те, що практично будь-яка нелінійність ВАХ використовується для створення тих або інших типів напівпровідникових приладів (діодний ефект, ефект Ганна, тунельний ефект і інші.).

В загальному випадку питома електропровідність напівпровідника за наявності носіїв заряду обох знаків (електрони і дірки) може бути записана:

s=enm_n+epm_p (1.3)

де e - заряд електрона; n і p - концентрації електронів і дірок, відповідно m_n і m_p - їх рухливості.

Таким чином, провідність напівпровідника може бути представлена як сума гілок електронної і дірчастої провідності:

s=s_n+s_p (1.4)

Не нашли, что искали? Воспользуйтесь поиском: