载流子迁移率

什么是载流子的迁移率

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/（VS），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。

载流子迁移率的提取方法

    载流子迁移率的提取方法，包括：测量给定ＭＯＳ器件的转移特性以及输出特性；根据栅源电压Ｖｇｓ的初始值和沟道横向电场Ｅｘ的初始值获得载流子迁移率的计算值；根据载流子迁移率的计算值计算对应的漏极电流Ｉｄｓ的计算值；将Ｉｄｓ的计算值与实际测量的Ｉｄｓ的测量值进行比较，判断两者误差是否满足精度要求；如果两者误差不满足精度要求，则进一步调整沟道横向电场Ｅｘ的值，并重复上述步骤，直至满足精度要求；如果两者误差满足精度要求，则获得Ｖｇｓ的初始值对应的载流子迁移率值，并按照预定步长继续调整所述Ｖｇｓ的值，重复上述步骤，直至获得给定Ｖｇｓ的范围内载流子迁移率的曲线。通过本发明实施例能够获得准确的载流子迁移率μｅｆｆ的曲线。

载流子迁移率

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，低掺杂硅材料中，电子的迁移率为 1350cm^2/（VS），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，提高晶体管的开关转换速度。
一般来说P型半导体的迁移率是N型半导体的1/3到1/2.。
迁移率是衡量半导体导电性能的重要参数，它决定半导体材料的电导率，影响器件的工作速度。已有很多文章对载流子迁移率的重要性进行研究，但对其测量方法却少有提到。本文对载流子测量方法进行了小结。迁移率 μ 的相关概念在半导体材料中，由某种原因产生的载流子处于无规则的热运动，当外加电压时，导体内部的载流子受到电场力作用，做定向运动形成电流，即漂移电流，定向运动的速度成为漂移速度，方向由载流子类型决定。在电场下，载流子的平均漂移速度 v 与电场强度 E 成正比为：
v=μE