半导体的电导率和迁移率关系式推导

对一段长为l，截面积为s，电阻率为ρ的均匀导体，若在其两端加电压V，则在导体内部各处形成电场E，如上图所示。

由于是均匀导体，电流密度J（A/m2）为：

(1)

其中，R是电阻（Ω），ρ是电阻率（Ω.m）, σ=1/ρ是电导率（S/m）

在导体内任取一截面A，由I=Q/t可知，电流是一秒钟内流过截面A的电量，所以

(2)

(3)

其中，n是电子浓度，v d是电子的平均漂移速度（漂移运动：电子在电场力作用下的运动）比较（1）和（3）式可知，随着电场强度增大，电子的平均漂移速度增大，表明平均漂移速度和电场强度成正比，于是，我们引入比例因子μ：

(4)

比例因子μ称为迁移率（m2/V.s）

将（4）式带入（3）：

（5）

（1）/（5）：

（6）

半导体中，导电作用应该是电子导电和空穴导电的总和，所以：

（7）

（8）

注：

（1）公式（8）只适用于电场强度不太大的情况。因为，电场强度过高时，电介质的电导不服从欧姆定律，即不服从公式（1）。

（2）μn和μp分别为电子迁移率和空穴迁移率，且μn>μp。因为电子在导带中，他们是脱离了共价键，可以在半导体中自由运动；而空穴在价带中，空穴电流实际是共价键上的电子在价键间运动产生的电流。

电阻率和电导率

电阻率和电导率 电阻率的计算是：电阻率＝电阻*截面积/长度，即p=RS/L；ρ为电阻率，S为横截面积，R为电阻值，L为导线的长度所以它的单位应该是欧姆*平方毫米/米，欧姆*平方毫米/米 =欧姆*毫米*毫米/米 =欧姆*0、001米*0、001米/米 =欧姆*0、*米*米/米 =欧姆*0、米（0、=1）=1m Ω 米/（欧姆*平方毫米) =米/(欧姆*毫米*毫米） =米/（欧姆*0、001米*、001米）= /（欧姆*米） =西门子/米电导是电阻的倒数，电导率的意义就是截面积为lcm2，长度为lcm的导体的电导。例如：电导率为0、1S/cm的高纯水，其电阻率应为： ρ＝I/K＝1 /0、1106＝10MΩcm 电导率和电阻率的关系电导率m/Ω?mm2，电阻率单位μΩ?cm，电导率单位%IACS m/Ω?mm 2、μΩ?cm、%IACS这三个单位有什么转换的式子吗？ IACS是导电率 conductivity 试样电导率与某一标准值的比值的百分数称为该试样的导电率。 1913 年，国际退火铜标准确定:采用密度为8、89g /cm、长度为1m 、重量为1g、电阻为。、15328 欧姆的退火铜线作为测量标准。在200C温度下，上述退火铜线的电阻系数为0、017241 f1 " mm/m(或电导率为

58、 0 MS/m)时确定为100 %IACS(国际退火铜标准)，其他任何材料的导电率(%IACS)可用下式进行计算: 导电率 ( %IACS)=0、/ ρ*100% 电阻R的单位为Ω(欧姆，简称欧)，当一导体两端的电压为1V时，如果这导体通有电流1A，则这导体的电阻就规定为1Ω，即：1Ω=1V/1A 电导G的单位是S(西门子，简称西)，1S=1/1Ω R=ρ*L/S式中ρ是取决于导体材料和温度的一个物理量，叫做材料的电阻率，其单位为Ωmm2/m。电阻率的倒数称为电导率γ=1/ρ，其单位为 S/m (西/米)。

电阻率和电导率

电阻率是用来表示各种物质电阻特性的物理量。 某种材料制成的长1米、横截面积是1平方毫米的导线的电阻，叫做这种材料的电阻率。电阻率的计算是：电阻率＝电阻*截面积/长度，即 p=RS/L； ρ为电阻率，S为横截面积，R为电阻值，L为导线的长度 所以它的单位应该是欧姆*平方毫米/米， 欧姆*平方毫米/米 =欧姆*毫米*毫米/米 =欧姆*0.001米*0.001米/米 =欧姆*0.000001*米*米/米 =欧姆*0.000001米（0.000001=1μ） =1μm ·Ω 米/（欧姆*平方毫米) =米/(欧姆*毫米*毫米） =米/（欧姆*0.001米*.001米） =1000000 /（欧姆*米） =1000000西门子/米 电导是电阻的倒数， 电导率的意义就是截面积为lcm2，长度为lcm的导体的电导。 例如：电导率为0.1μS/cm的高纯水，其电阻率应为：ρ＝I/K＝1 /0.1×106＝10MΩ·cm 电导率和电阻率的关系 电导率m/Ω?mm2，电阻率单位μΩ?cm，电导率单位%IACS m/Ω?mm2、μΩ?cm、%IACS 这三个单位有什么转换的式子吗？ IACS是导电率conductivity 试样电导率与某一标准值的比值的百分数称为该试样的导电率。19 13 年，国际退火铜标准确定:采用密度为8.89g /cm'、长度为1m 、重量为1g、电阻为。.1532 8 欧姆的退火铜线作为测量标准。在200C温度下，上述退火铜线的电阻系数为0.017 241 f1 " mm'/m(或电导率为58. 0 MS/m)时确定为100 %IACS(国际退火铜标准)，其他任何材料的导电率(%IACS)可用下式进行计算: 导电率( %IACS)=0.017241/ ρ*100% 电阻R的单位为Ω(欧姆，简称欧)，当一导体两端的电压为1V时，如果这导体通有电流1A，则这导体的电阻就规定为1Ω，即：1Ω=1V/1A 电导G的单位是S(西门子，简称西)，1S=1/1Ω R=ρ*L/S 式中ρ是取决于导体材料和温度的一个物理量，叫做材料的电阻率，其单位为Ω·mm2/m。电阻率的倒数称为电导率γ=1/ρ，其单位为S/m (西/米)。

实验三-霍尔效应法测量半导体的载流子浓度、-电导率和迁移

实验三-霍尔效应法测量半导体的载流子浓度、-电导率和迁移

实验三霍尔效应法测量半导体的载流子浓度、 电导率和迁移率 一、实验目的 1．了解霍尔效应实验原理以及有关霍尔元件对材料要求的知识。 2．学习用“对称测量法”消除副效应的影响，测量并绘制试样的VH－IS 和 VH－IM 曲线。 3．确定试样的导电类型、载流子浓度以及迁移率。 二、实验原理 霍尔效应从本质上讲是运动的带电粒子在磁场中受洛仑兹力作用而引起的偏转。当带电粒子（电子或空穴）被约束在固体材料中，这种偏转就导致在垂直电流和磁场的方向上产生正负电荷的聚积，从而形成附加的横向电场，即霍尔电场。对于图（1）（a）所示的N 型半导体试样，若在X 方向的电极D、E 上通以电流Is，在Z 方向加磁场B，试样中载流子（电子）将受洛仑兹力： 其中e 为载流子（电子）电量，V为载流

子在电流方向上的平均定向漂移速率，B 为磁感应强度。 无论载流子是正电荷还是负电荷，Fg 的方向均沿Y 方向，在此力的作用下，载流子发生便移，则在Y 方向即试样A、A′电极两侧就开始聚积异号电荷而在试样A、A′两侧产生一个电位差VH，形成相应的附加电场E—霍尔电场，相应的电压VH 称为霍尔电压，电极A、A′称为霍尔电极。电场的指向取决于试样的导电类型。N 型半导体的多数载流子为电子，P 型半导体的多数载流子为空穴。对N 型试样，霍尔电场逆Y 方向，P 型试样则沿Y 方向，有 显然，该电场是阻止载流子继续向侧面偏移，试样中载流子将受一个与Fg 方向相反的横向电场力：

其中EH 为霍尔电场强度。 FE 随电荷积累增多而增大，当达到稳恒状态时，两个力平衡，即载流子所受的横向电场力e EH 与洛仑兹力eVB相等，样品两侧电荷的积累就达到平衡，故有 设试样的宽度为b，厚度为d，载流子浓度为n，则电流强度V Is 与的关系为 由（3）、（4）两式可得 即霍尔电压VH（A、A′电极之间的电压）与IsB 乘积成正比与试样厚度d成反比。比例系数称为霍尔系数，它是反映材料霍尔效应强弱的重要参数。根据霍尔效应制作的元件称为霍尔元件。由式（5）可见，只要测出VH （伏）以及知道Is（安）、B（高斯）和d（厘米）可按下式计算RH。

水的电导率和电阻率

水的电导率和电阻率之间的关系水的电导率和电阻率之间的关系 电阻率：是用来表示各种物质电阻特性的物理量。某种材料制成的长1米、横截面积是1平方毫米的导线的电阻，叫做这种材料的电阻率。国际单位制中，电阻率的单位是欧姆·米，常用单位是欧姆·平方毫米/米。？ 电导率：水的导电性即水的电阻的倒数，通常用它来表示水的纯净度。 电导率是物体传导电流的能力。电导率测量仪的测量原理是将两块平行的极板，放到被测溶液中，在极板的两端加上一定的电势（通常为正弦波电压），然后测量极板间流过的电流。根据欧姆定律，电导率(G)--电阻(R)的倒数，是由电压和电流决定的。 电导率的基本单位是西门子（S），原来被称为姆欧，取电阻单位欧姆倒数之意。因为电导池的几何形状影响电导率值，标准的测量中用单位电导率S/cm来表示，以补偿各种电极尺寸造成的差别。单位电导率（C）简单的说是所测电导率（G）与电导池常数(L/A)的乘积.这里的L为两块极板之间的液柱长度，A为极板的面积。 =ρl=l/σ

(1)定义或解释电阻率的倒数为电导率。σ=1/ρ (2)单位: 在国际单位制中,电导率的单位是西门子/米。 (3)说明电导率的物理意义是表示物质导电的性能。电导率越大则导电性能越强,反之越小。 由于水中含有各种溶解盐类，并以离子的形态存在。当水中插入一对电极时，通电之后，在电场的作用下，带电的离子就会产生一定方向的移动，水中阴离子移向阳极，阳离子移向阴极，使水溶液起导电作用。水的导电能力强弱程度，就称为电导度 S （或称电导）。电导度反映了水中含盐量的多少，是水纯净度的一个重要指针。水愈纯净，含盐量愈小，电阻愈大，导电度愈低；超纯水几乎不导电，电导的大小等于电阻值的倒数。 ？ 由于水溶液中溶解盐类都以离子状态存在，因此具有导电能力，所以电导率也可以间接表示出溶解盐类的含量（含盐量），这些对于除盐水处理的水质控制及其水质标准和检测都非常重要。 几类水的电导率及电阻率大致如下： 物质电阻率/兆欧*cm 电导率/（us/cm） 30%H2SO4 1 1000*103 海水 33 33*103 %NaCl 1000 1000 天然水 20*103 50 普通蒸馏水 1000*1031

测迁移率的方法

测量方法 (1)渡越时间(TOP)法 适用于具有较好的光生载流子功能的材料的载流子迁移率的测量，可以测量有机材料的低迁移率。 在样品上加适当直流电压，选侧适当脉冲宽度的脉冲光，通过透明电极激励样品产生薄层的电子一空穴对。空穴被拉到负电极方向，作薄层运动。设薄层状况不变，则运动速度为μE。如假定样品中只有有限的陷阱，且陷阱密度均匀，则电量损失与载流子寿命τ有关，此时下电极上将因载流子运动形成感应电流，且随时间增加。在t 时刻有：若式中L 为样品厚度电场足够强，t≤τ，且渡越时间t0<τ。则在t0 时刻，电压将产生明显变化，由实验可测得，又有式中L、V 和t0 皆为实验可测量的物理量，因此μ值可求。 (2)霍尔效应法 主要适用于较大的无机半导体载流子迁移率的测量。将一块通有电流I 的半导体薄片置于磁感应强度为B 的磁场中，则在垂直于电流和磁场的薄片两端产生一个正比于电流和磁感应强度的电势U，这称为霍尔效应。由于空穴、电子电荷符号相反，霍尔效应可直接区分载流子的导电类型，测量到的电场可以表示为式中R 为霍尔系数，由霍尔效应可以计算得出电流密度、电场垂直漂移速度分量等，以求的R，进而确定μ。 3)电压衰减法 通过监控电晕充电试样的表面电压衰减来测量载流子的迁移率。 充电试样存积的电荷从顶面向接地的底电极泄漏，最初向下流动的电荷具有良好的前沿，可以确定通过厚度为L 的样品的时间，进而可确定材料的μ值。 (4)辐射诱发导电率(SIC)法 导电机理为空间电荷限制导电性材料。 在此方法中，研究样品上面一半经受连续的电子束激发辐照，产生稳态SIC，下面一半材料起着注入接触作用。然后再把此空间电荷限制电流(SCLC)流向下方电极。根据理论分析SCLC 电导电流与迁移率的关系为J=pμε1ε0V2/εDd3 (7) 测量电子束电流、辐照能量和施加电压函数的信号电流，即可推算出μ值。 (5)表面波传输法 被测量的半导体薄膜放在有压电晶体产生的场表面波场范围内，则与场表面波相联系的电场耦合到半导体薄膜中并且驱动载流子沿着声表面波传输方向移动，设置在样品上两个分开的电极检测到声一电流或电压，表达式为Iae=μP／Lv．(8) 式中P 为声功率，L 为待测样品两极间距离，v 为表面声波速。有此式便可推出μ值。(6)外加电场极性反转法(6)外加电场极性反转法 在极性完全封闭时加外电场，离子将在电极附近聚集呈薄板状，引起空间电荷效应。当将外电场极性反转时，载流子将以板状向另一电极迁移。由于加在载流子薄层前、后沿的电场影响，因而在极性反转后t 时间时，电流达到最大值。t 相当于载流子薄层在样品中行走的时间，结合样品的厚度、电场等情况，即可确定μ值。 (7)电流一电压特性法本方法主要适用于工作于常温下的MOSFET 反型层载流子迁移率的测量。对于一般的MOSFET 工作于高温时，漏源电流Ids 等于沟道电流Ich 与泄漏电流Ir 两者之和，但当其工作于常温时，泄漏电流Ir 急剧减小，近似为零，使得漏源电流Ids 即为沟道电流Ich。因此，对于一般的MOSFET 反型层载流子迁移率，可以根据测量线性区I—V 特性求的。总结综上所述，本文共指出了七中载流子迁移率的测量方法，除此之外，还可采用漂移实验、分析离子扩散、分析热释电流极化电荷瞬态响应等方法进行载流子迁移率的测量

霍尔系数和电导率测量

实验5 霍尔系数和电导率测量 1． 实验目的 ⑴ 通过实验加深对半导体霍尔效应的理解； ⑵ 掌握霍尔系数和电导率的测量方法，了解测试仪器的基本原理和工作方法。 2． 实验容 测量样品从室温至高温本征区的霍尔系数和电阻率。要求： ⑴ 判断样品的导电类型； ⑵ 求室温杂质浓度，霍尔迁移率； ⑶ 查阅迁移率或霍尔因子数据，逼近求解载流子浓度和迁移率； ⑷ 用本征区()T R H 数据，由(21)式编程计算样品材料的禁带宽度； ⑸ 本征导电时，()Lp Ln qn μμσ+≈。μ与23-T 成正比，所以()kT E T C g 2exp 23''-=-σ，那么由()T T 1~ln 23σ或由T 1~ln σ实验曲线的斜率求出禁带宽度E g 。 ⑹ 对实验结果进行全面分析、讨论。 3． 实验原理 ⑴ 霍尔效应 如图1所示的矩形半导体，在X 方向通过一密度为j x 的电流，在Z 方向加一均匀磁场（磁感应强度为B ）,由于磁场对运动电荷（速度为x v ）有一个洛伦兹力，在Y 方向将引起

电荷的积累，在稳定情况下，将形成平衡洛伦兹力的横向电场Y E 。这就是大家熟知的霍尔效应。其霍尔系数定义为 ()1Z X Y H B J E R ?= 由0=-B qv qE x Y ，可以导出H R 与载流子浓度的关系式，它们是 P 型 ()21 qp R H = N 型 ()31 qn R H - = 如果计及载流子速度的统计分布，关系式变为 P 型 ()41qp R p H H ???? ??=μμ N 型 ()51qn R n H H ???? ??-=μμ 同时考虑两种载流子时有 ()() ()622nb p q nb p R H H +-?=μμ 式中，q 是电子电荷，p n b μμ=，p n μμ,分别是电子和空穴的迁移率，H μ是霍尔迁移率。()p n H ,μμ称为霍尔因子，其值与能带结构和散射机构有关。例如非简并半导体，长声学波散射时，18.183==πμμH ；电离杂质散射时，93.1=μμH ；对于高简并半导体和强磁场条件时，[]11=μμH 。 对于主要只有一种载流子的n 型或p 型半导体，电导率可以表示为n qn μσ=或p qp μσ=，这样由（4）或（5）式有 ()7ρμσμ?==H H H R ()8ρ μH H R = 由上述关系式可见，霍尔系数和电阻率的联合测量能给出载流子浓度和霍尔迁移率，而且结合迁移率对掺杂浓度、温度的数据或霍尔因子掺杂浓度、温度的数据，可以逼近求得载流子浓度和载流子迁移率。 载流子浓度是温度的函数。室温饱和区杂质全部电离，D s N n =，A s N p =，其值可由

电导率和TDS的关系

电导率和TDS的关系 一、电导率 电导率（total dissolved solids,简写为T.D.S）：水的导电性即水的电阻的倒数，通常用它来表示水的纯净度。 电导率是物体传导电流的能力。电导率测量仪的测量原理是将两块平行的极板，放到被测溶液中，在极板的两端加上一定的电势（通常为正弦波电压），然后测量极板间流过的电流。根据欧姆定律，电导率(G)--电阻(R)的倒数，是由电压和电流决定的。 电导率的基本单位是西门子（S），原来被称为姆欧，取电阻单位欧姆倒数之意。因为电导池的几何形状影响电导率值，标准的测量中用单位电导率S/cm 来表示，以补偿各种电极尺寸造成的差别。单位电导率（C）简单的说是所测电导率（G）与电导池常数(L/A)的乘积.这里的L为两块极板之间的液柱长度，A为极板的面积。 =ρl=l/σ (1)定义或解释电阻率的倒数为电导率。σ=1/ρ (2)单位:在国际单位制中,电导率的单位是西门子/米。 (3)说明电导率的物理意义是表示物质导电的性能。 电导率越大则导电性能越强,反之越小。 二、电导率仪和电阻率仪之间的单位换算 1.电导率仪就是电阻率的倒数是电导率，单位是西门子/m，1西门子＝1/Ω 电导的单位用姆欧又称西门子。用S表示，由于S单位太大。常采用毫西门子1uS/cm=0.001mS/cm ；1000uS/cm=1mS/cm 2.电阻率仪的单位是Ω.cm,即欧姆厘米。 水的电导率和电阻率之间的测量方法 1.水的电阻率是指某一温度下，边长为1cm正方体的相对两侧间的电阻，单位为Ω.cm或MΩ.cm。电导率为电阻率的倒数，单位为S/cm（或μs/cm）。 水的电阻率（或电导率）反映了水中含盐量的多少。是水的纯度的一个重要指标，水的纯度越高，含盐量越低，水的电阻率越大（电导率越小）。 2.水的电阻率（或电导率）受水的纯度、温度及测量中各种因素的影响，纯水电阻率（或电导率）的测量是选择动态测量方式，并采用温度补偿的方法将测量值换算成25℃的电阻率，以便于进行计量和比较。 三、 TDS是指什么？ 1、TDS是英文 tatal dissolved solids 的缩写，中文译名为溶解性总固体（溶解

迁移率

引言 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。 1 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： 式中μ为载流子的漂移迁移率，简称迁移率，表示单位电场下载流子的平均漂移速度，单位是m2／V·s 或cm2／V·s。 迁移率是反映半导体中载流子导电能力的重要参数，同样的掺杂浓度，载流子的迁移率越大，半导体材料的导电率越高。迁移率的大小不仅关系着导电能力的强弱，而且还直接决定着载流子运动的快慢。它对半导体器件的工作速度有直接的影响。 在恒定电场的作用下，载流子的平均漂移速度只能取一定的数值，这意味着半导体中的载流子并不是不受任何阻力，不断被加速的。事实上，载流子在其热运动的过程中，不断地与晶格、杂质、缺陷等发生碰撞，无规则的改变其运动方向，即发生了散射。无机晶体不是理想晶体，而有机半导体本质上既是非晶态，所以存在着晶格散射、电离杂质散射等，因此载流子迁移率只能有一定的数值。 2 测量方法 (1)渡越时间(TOP)法 渡越时间(TOP)法适用于具有较好的光生载流子功能的材料的载流子迁移率的测量，可以测量有机材料的低迁移率。 在样品上加适当直流电压，选侧适当脉冲宽度的脉冲光，通过透明电极激励样品产生薄层的电子一空穴对。空穴被拉到负电极方向，作薄层运动。设薄层状况不变，则运动速度为μE。如假定样品中只有有限的陷阱，且陷阱密度均匀，则电量损失与载流子寿命τ有关，此时下电极上将因载流子运动形成感应电流，且随时间增加。在t时刻有： 若式中L为样品厚度电场足够强，t≤τ，且渡越时间t0<τ。则 在t0时刻，电压将产生明显变化，由实验可测得，又有 式中L、V和t0皆为实验可测量的物理量，因此μ值可求。 (2)霍尔效应法 霍尔效应法主要适用于较大的无机半导体载流子迁移率的测量。

导电率与电阻率

电导率和电阻率之间的关系 电阻率： 是用来表示各种物质电阻特性的物理量。某种材料制成的长1米、横截面积是1平方毫米的导线的电阻，叫做这种材料的电阻率。国际单位制中，电阻率的单位是欧姆·米，常用单位是欧姆·平方毫米/米。 电导率是物体传导电流的能力。电导率测量仪的测量原理是将两块平行的极板，放到被测溶液中，在极板的两端加上一定的电势（通常为正弦波电压），然后测量极板间流过的电流。根据欧姆定律，电导率(G)--电阻(R)的倒数，是由电压和电流决定的。 电导率的基本单位是西门子（S），原来被称为姆欧，取电阻单位欧姆倒数之意。因为电导池的几何形状影响电导率值，标准的测量中用单位电导率S/cm 来表示，以补偿各种电极尺寸造成的差别。单位电导率（C）简单的说是所测电导率（G）与电导池常数(L/A)的乘积.这里的L为两块极板之间的液柱长度，A为极板的面积。 =ρl=l/σ (1)定义或解释电阻率的倒数为电导率。σ=1/ρ (2)单位: 在国际单位制中,电导率的单位是西门子/米。 (3)说明电导率的物理意义是表示物质导电的性能。电导率越大则导电性能越强,反之越小。 电阻率和导电率 1)定义或解释 电阻率是用来表示各种物质电阻特性的物理量。某种材料制成的长1米、横截面积是1平方毫米的导线的电阻，叫做这种材料的电阻率。 (2)单位

国际单位制中，电阻率的单位是欧姆·米，常用单位是欧姆·平方毫米/米。 (3)说明 ①电阻率ρ不仅和导体的材料有关，还和导体的温度有关。在温度变化不大的范围内，： 几乎所有金属的电阻率随温度作线性变化，即ρ=ρo(1+at)。式中t是摄氏温度，ρo是O℃时的电阻率，a是电阻率温度系数。 ②由于电阻率随温度改变而改变，所以对于某些电器的电阻，必须说明它们所处的物理状态。如一个220V 1OO W电灯灯丝的电阻，通电时是484欧姆，未通电时只有40欧姆左右。 ③电阻率和电阻是两个不同的概念。电阻率是反映物质对电流阻碍作用的属性，电阻是反映物体对电流阻碍作用的属性。 如何用电阻计算铜线的％IACS值? IACS是相对导电率的单位，光有电阻值还不行啊，算出导电率才可以。 100％IACS＝ 1.7uohm.cm uohm=xx cm=厘米.. 如果你知道你的材料的电阻率的话就很好算了。 如果电阻率是p，那么（p/ 1.724）×100％就可以得出IACS的值，前提是你要先把电阻率p换算成uohm.cm的单位。如果你只知道电阻，应该知道怎么算电阻率吧： R=p×L/S --> p=R×S/L R是电阻，L是铜线的长度，S是铜线的横截面积。..

电子迁移率(汇编)

电子迁移率:固体物理学中用于描述金属或半导体内部电子，在电场作用下移动快慢程度的物理量。在半导体中，另一个类似的物理量称为空穴迁移率。人们常用载流子迁移率来指代半导体内部电子和空穴整体的运动快慢 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) 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。 导通特性 : NMOS的特性，Vgs大于一定的值就会导通，适合用于源极接地时的情况（低端驱动），只要栅极电压达到4V或10V就可以了。 PMOS的特性，Vgs小于一定的值就会导通，适合用于源极接VCC时的情况（高端驱动） 若一个CMOS反相器中的pFET和nFET尺寸相同， 若Wn/Ln=Wp/Lp, 则pFET和nFET电流大小取决于载流子迁移率Un/Up，一般情况下，Un〉Up，所以Tfall

电导率仪和电阻率仪之间单位换算

电导率仪和电阻率仪之间单位换算 电导率仪和电阻率仪之间单位换算电子元件知识11月29日讯，电导率（totaldissolvedsolids）简称为：T.D.S。电导率是物体传导电流的能力。电导率测量仪的测量原理是将两块平行的极板，放到被测溶液中，在极板的两端加上一定的电势（通常为正弦波电压），然后测量极板间流过的电流。根据欧姆定律，电导率(G)--电阻(R)的倒数，是由电压和电流决定的。 电导率的基本单位是西门子（S），原来被称为姆欧，取电阻单位欧姆倒数之意。因为电导池的几何形状影响电导率值，标准的测量中用单位电导率S/cm来表示，以补偿各种电极尺寸造成的差别。单位电导率（C）简单的说是所测电导率（G）与电导池常数(L/A)的乘积.这里的L为两块极板之间的液柱长度，A为极板的面积。=l=l/ (1)定义或解释电阻率的倒数为电导率。=1/ (2)单位:在国际单位制中,电导率的单位是西门子/米。 (3)说明电导率的物理意义是表示物质导电的性能。 电导率越大则导电性能越强,反之越小。 电导率仪 1、电导率仪和电阻率仪之间的单位换算 1.电导率仪就是电阻率的倒数是电导率，单位是西门子/m，1西门子＝1/ 电导的单位用姆欧又称西门子。用S表示，由于S单位太大。常采用毫西门子 1uS/cm=0.001mS/cm；1000uS/cm=1mS/cm 2.电阻率仪的单位是.cm,即欧姆厘米。 水的电导率和电阻率之间的测量方法 1.水的电阻率是指某一温度下，边长为1cm正方体的相对两侧间的电阻，单位为.cm或M.cm。电导率为电阻率的倒数，单位为S/cm（或s/cm）。水的电阻率（或电导率）反映

实验三-霍尔效应法测量半导体的载流子浓度、-电导率和迁移

实验三霍尔效应法测量半导体的载流子浓度、 电导率和迁移率 一、实验目的 1．了解霍尔效应实验原理以及有关霍尔元件对材料要求的知识。 2．学习用“对称测量法”消除副效应的影响，测量并绘制试样的 VH－IS 和 VH－IM 曲线。 3．确定试样的导电类型、载流子浓度以及迁移率。 二、实验原理 霍尔效应从本质上讲是运动的带电粒子在磁场中受洛仑兹力作用而引起的偏转。当带电粒子（电子或空穴）被约束在固体材料中，这种偏转就导致在垂直电流和磁场的方向上产生正负电荷的聚积，从而形成附加的横向电场，即霍尔电场。对于图（1）（a）所示的 N 型半导体试样，若在 X 方向的电极 D、E 上通以电流 Is，在 Z 方向加磁场 B，试样中载流子（电子）将受洛仑兹力： 其中 e 为载流子（电子）电量， V为载流子在电流方向上的平均定向漂移速率，B 为磁感应强度。 无论载流子是正电荷还是负电荷，Fg 的方向均沿 Y 方向，在此力的作用下，载流子发生便移，则在 Y 方向即试样 A、A′电极两侧就开始聚积异号电荷而在试样 A、A′两侧产生一个电位差 VH，形成相应的附加电场 E—霍尔电场，相应的电压 VH 称为霍尔电压，电极 A、A′称为霍尔电极。电场的指向取决于试样的导电类型。N 型半导体的多数载流子为电子，P 型半导体的多数载流子为空穴。对 N 型试样，霍尔电场逆 Y 方向，P 型试样则沿Y 方向，有 显然，该电场是阻止载流子继续向侧面偏移，试样中载流子将受一个与 Fg 方向相反的横向电场力： 其中 EH 为霍尔电场强度。

FE 随电荷积累增多而增大，当达到稳恒状态时，两个力平衡，即载流子所受的横向电场力 e EH 与洛仑兹力eVB 相等，样品两侧电荷的积累就达到平衡，故有 设试样的宽度为 b ，厚度为 d ，载流子浓度为 n ，则电流强度V Is 与的 关系为 由（3）、（4）两式可得 即霍尔电压 VH （A 、A ′电极之间的电压）与 IsB 乘积成正比与试样厚度 d 成反比。比例系数称为霍尔系数，它是反映材料 霍尔效应强弱的重要参数。根据霍尔 效应制作的元件称为霍尔元件。由式（5）可见，只要测出 VH （伏）以及知道 Is （安）、B （高斯）和 d （厘米）可按下式计算 RH 。 上式中的108 是由于磁感应强度 B 用电磁单位（高斯）而其它各量均采用 C 、G 、S 实用单位而引入。 注：磁感应强度 B 的大小与励磁电流 IM 的关系由制造厂家给定并标明在实验仪上。 霍尔元件就是利用上述霍尔效应制成的电磁转换元件，对于成品的霍尔元件，其 RH 和 d 已知，因此在实际应用中式（5）常以如下形式出现： V V =V V V V V (7) V V = V V V = 1 VVV 称为霍尔元件灵敏度（其值由制造厂家给出），其中比例系数它表示该器件在单位工作电流和单位磁感应强度下输出的霍尔电压。Is 称为控制电流。（7）式中的单位取 Is 为 mA 、B 为 KGS 、VH 为 mV ，则 KH 的单位为 mV/（mA·KGS）。 KH 越大，霍尔电压 VH 越大，霍尔效应越明显。从应用上讲，KH 愈大愈好。 KH 与载流子浓度 n 成反比，半导体的载流子浓度远比金属的载流子浓度小，因此用半导体材料制成的霍尔元件，霍尔效应明显，灵敏度较高，这也是一般霍尔元件不用金属导体而用半导体制成的原因。另外，KH 还与 d 成反比，因此霍尔元件一般都很薄。本实验所用的霍尔元件就是用 N 型半导体硅单晶切薄片制成的。 由于霍尔效应的建立所需时间很短（约 10-12—10-14s ），因此使用霍尔元件时 用直流电或交流电均可。只是使用交流电时，所得的霍尔电压也是交变的，此时，式（7）中的 Is 和 VH 应理解为有效值。 根据 RH 可进一步确定以下参数 1．由 RH 的符号（或霍尔电压的正、负）判断试样的导电类型 A ￠ 判断的方法是按图（1）所示的 Is 和 B 的方向，若测得的 VH ＝VAA ＇＜0，（即点 A 的电位低于点 A ′的电位）则 RH 为负，样品属 N 型，反之则为 P 型。 2．由 RH 求载流子浓度 n 由比例系数 V V =1 VV 得V V =1 |V V |V 。

半导体器件物理4章半导体中的载流子输运现象

第四章 半导体中载流子的输运现象 在前几章我们研究了热平衡状态下，半导体导带和价带中的电子浓度和空穴浓度。我们知道电子和空穴的净流动将会产生电流，载流子的运动过程称谓输运。半导体中的载流子存在两种基本的输运现象：一种是载流子的漂移，另一种是载流子的扩散。由电场引起的载流子运动称谓载流子的漂移运动；由载流子浓度梯度引起的运动称谓载流子扩散运动。其后我们会将会看到，漂移运动是由多数载流子（简称多子）参与的运动；扩散运动是有少数载流子（简称少子）参与的运动。载流子的漂移运动和扩散运动都会在半导体内形成电流。此外，温度梯度也会引起载流子的运动，但由于温度梯度小或半导体的特征尺寸变得越来越小，这一效应通常可以忽略。载流子运动形成电流的机制最终会决定半导体器件的电流－电压特性。因此，研究半导体中载流子的输运现象非常必要。 4.1漂移电流密度 如果导带和价带都有未被电子填满的能量状态，那么在外加电场的作用下，电子和空穴将产生净加速度和净移位。电场力的作用下使载流子产生的运动称为“漂移运动”。载流子电荷的净漂移会产生“漂移电流”。 如果电荷密度为ρ的正方体以速度d υ运动，则它形成的电流 密度为 ()4.1d r f d J ρυ =

其中ρ的单位为3 C cm - ，drf J 的单位是2 Acm -或2 /C cm s 。 若体电荷是带正电荷的空穴，则电荷密度ep ρ=，e 为电荷电 量19 1.610 (e C -=?库仑） ，p 为载流子空穴浓度，单位为3 cm -。则空穴 的漂移电流密度/p drf J 可以写成： ()()/ 4.2p drf dp J ep υ= dp υ表示空穴的漂移速度。空穴的漂移速度跟那些因素有关呢？ 在电场力的作用下，描述空穴的运动方程为 ()* 4.3p F m a eE == e 代表电荷电量，a 代表在电场力F 作用下空穴的加速度，* p m 代 表空穴的有效质量。如果电场恒定，则空穴的加速度恒定，其漂移速度会线性增加。但半导体中的载流子会与电离杂质原子和热振动的晶格原子发生碰撞或散射，这种碰撞或散射改变了带电粒子的速度特性。在电场的作用下，晶体中的空穴获得加速度，速度增加。当载流子同晶体中的原子相碰撞后，载流子会损失大部分或全部能量，使粒子的速度减慢。然后粒子又会获得能量并重新被加速，直到下一次受到碰撞或散射，这一过程不断重复。因此，在整个过程粒子将会有一个平均漂移速度。在弱电场的情况下，平均漂移速度与电场强度成正比（言外之意，在强电场的情况下，平均漂移速度与电场强度不会成正比）。 ()4.4dp p E υμ= 其中p μ是空穴迁移率，载流子迁移率是一个重要的参数，它描述了粒子在电场作用下的运动情况，迁移率的单位为2 /cm V s 。将

载流子迁移率测量方法总结

载流子迁移率测量方法总结 引言 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： 式中μ为载流子的漂移迁移率，简称迁移率，表示单位电场下载流子的平均漂移速度，单位是m2／V·s 或cm2／V·s。 迁移率是反映半导体中载流子导电能力的重要参数，同样的掺杂浓度，载流子的迁移率越大，半导体材料的导电率越高。迁移率的大小不仅关系着导电能力的强弱，而且还直接决定着载流子运动的快慢。它对半导体器件的工作速度有直接的影响。 在恒定电场的作用下，载流子的平均漂移速度只能取一定的数值，这意味着半导体中的载流子并不是不受任何阻力，不断被加速的。事实上，载流子在其热运动的过程中，不断地与晶格、杂质、缺陷等发生碰撞，无规则的改变其运动方向，即发生了散射。无机晶体不是理想晶体，而有机半导体本质上既是非晶态，所以存在着晶格散射、电离杂质散射等，因此载流子迁移率只能有一定的数值。 测量方法 (1)渡越时间(TOP)法 渡越时间(TOP)法适用于具有较好的光生载流子功能的材料的载流子迁移率的测量，可以测量有机材料的低迁移率。 在样品上加适当直流电压，选侧适当脉冲宽度的脉冲光，通过透明电极激励样品产生薄层的电子一空穴对。空穴被拉到负电极方向，作薄层运动。设薄层状况不变，则运动速度为μE。如假定样品中只有有限的陷阱，且陷阱密度均匀，则电量损失与载流子寿命τ有关，此时下电极上将因载流子运动形成感应电流，且随时间增加。在t时刻有：

电导率和电阻率的定义换算及其方法

电导率和电阻率的定义换算及其方法 一.电导率仪和电阻率仪的定义 电阻率的倒数就是电导率，它们之间的关系成倒数关系。很容易被人理解。 电导率：水的导电性即水的电阻的倒数，通常用它来表示水的纯净度。 电阻率:用来表示各种物质电阻特性的物理量。某种材料制成的长1米、横截面积是1平方毫米的导线的电阻，叫做这种材料的电阻率。国际单位制中，电阻率的单位是欧姆?米，常用单位是欧姆?平方毫米/米。 二.电导率仪和电阻率仪之间的单位换算 1.电导率仪就是电阻率的倒数是电导率，单位是西门子/m，1西门子＝1/Ω 电导的单位用姆欧又称西门子。用S表示，由于S单位太大。常采用毫西门子 1uS/cm=0.001mS/m ；1000uS/cm=1mS/m 2.电阻率仪的单位是Ω.cm,即欧姆厘米。 三.水的电导率和电阻率之间的测量方法 1.水的电阻率是指某一温度下，边长为1cm正方体的相对两侧间的电阻，单位为Ω.cm或M Ω.cm。电导率为电阻率的倒数，单位为S/cm（或μs/cm）。 水的电阻率（或电导率）反映了水中含盐量的多少。是水的纯度的一个重要指标，水的纯度越高，含盐量越低，水的电阻率越大（电导率越小）。 2.水的电阻率（或电导率）受水的纯度、温度及测量中各种因素的影响，纯水电阻率（或电导率）的测量是选择动态测量方式，并采用温度补偿的方法将测量值换算成25℃的电阻率，以便于进行计量和比较。 3.测量电阻率或电导率时，将电导电极或测量装置与制水系统相连接。通水将管道测量装置与电导池中的气泡驱尽，调节水流速（一般不低于0.3m/s），并在电导池出口安装温度计，按仪器说明书操作电导率仪（预热、调零、校正及测量），待仪器读数稳定后，记录水温和电导率值。在线测量应该使用带温度计补偿的电导率仪，可以直接读出25℃的电导率值。电导率的倒数为电阻率值。 四.影响水的电导率和电阻率的因素 1.被测量介质的物理性质和化学反应 2.温度 3.纯度 4.流速

石墨烯电子迁移率的测定

ICS03.080.99 A 20 广东省特种设备行业协会团体标准 GDASEXXX－2019 石墨烯电子迁移率的测定 Determination of electronic mobility of graphene （工作组讨论稿） 2019-XX-XX发布2019-XX-XX实施

目录 前言..............................................................................II 1 范围 (1) 2 规范性引用文件 (1) 3 术语和定义 (1) 4 原理 (2) 5 试验设备与仪器 (3) 6 实验步骤 (3) 7 试验结果 (4) 8 精密度 (4) 9 试验报告 (4)

前言 本标准按照GB/T 1.1—2009《标准化工作导则第1部分：标准的结构和编写》的规定编制。请注意本文件的某些内容可能涉及专利。本文件的发布机构不承担识别这些专利的责任。 本标准由广东省特种设备行业协会归口。 本标准起草单位：广州特种承压设备检测研究院。 本标准主要起草人：尹宗杰、刘斌、黎佩珊、何立粮、熊磊、刘娟、杨麟、赵军明。 本标准为首次发布实施。

石墨烯电子迁移率的测定 1 范围 本标准规定了石墨烯薄膜霍尔系数、电子浓度、电子迁移率、电阻率的测定方法。 本标准适用于石墨烯薄膜，其它二维导电薄膜的霍尔系数、电子浓度、电子迁移率、电阻率测定可参照执行。 2 规范性引用文件 下列文件对于本标准的应用是必不可少的。凡是注日期的引用文件，仅注日期的版本适用于本标准。凡是不注日期的引用文件，其最新版本(包括所有的修改单)适用于本标准。 GB/T 8170-2008 数值修约规则与极限数值的表示和判定 3 术语和定义 下列术语和定义适用于本文件。 3.1 电阻率 resistivity 材料内平行于电流方向的电势梯度与电流密度之比，又称体电阻率，单位为(Ω·m)，常用单位为(Ω·cm)。 3.2 霍尔电场 hall electric field 在石墨烯薄膜上同时加上互相垂直的电场和磁场时，试样中的电子在与外加电场和磁场都垂直的方向上偏转而建立的电场。 3.3 霍尔系数 hall coefficient 霍尔电场对电流密度和磁通密度之积的比，单位为（cm3/C）。 3.4 电子浓度 electron concentration 单位体积电子的数量，单位为（cm-3）。 3.5 电子迁移率 electron mobility 霍尔系数的绝对值与电阻率之比，单位为（cm2/V·s）。 3.6

电导率与电阻率是重要的腐蚀参数(精)

电导率与电阻率是重要的腐蚀参数 腐蚀电池中阴阳极的相对面积比阳极的腐蚀速率有很大的影响。如果相对于阴极,阳极面积很小,例如铜板上的钢柳钉,则阳极(钢柳钉将迅速被腐蚀。这是由于腐蚀电流集中于一个很小的面积上 (电流密度很大。同样,大阴极可能不易极化,因此保持比较高的腐蚀速率。当小阴极与大阳极相连例如钢板上的铜锍钉,阳极(铜板上的腐蚀电流密度要比上面讨论的那种情况时小很多, 因此阳极的腐蚀较慢。极化在此也起到了重要的作用。小阴极可能会迅速发生极化, 从而降低了腐蚀电流速率。通过电解质的电流大小受到离子含量的影响。离子越多,电导率越大;电导率越大,对于给定的电池电压,电流越大:而电流越大,腐蚀速率也越高。电导率等于电阻率的倒教。测量的单位为西门子一厘米 ( s/cm。在腐蚀及其防护研究中,电导率或它的倒数(电阻率是重要的参数。电导率高本身并不代表是腐蚀性的环境,它仅仅代表承载电流的能力。电解质的化学活性,提供了驱动氧化还原反应的能量。电解质中的一些化学物质通过协助生成保护膜,从而可能阻滞或者延缓化学反应。例如,碳酸盐可能导致锌表丽钝化膜的生成; 在这样的环境中, 镀锌构件实际可能不发生腐蚀。然而, 如果镀锌表面有破损的话, 则破损处下面的钢铁可能迅速发生腐蚀, 因为它将处于比碳酸锌膜更负的电位。钝化也可以使锌阳极不起作用。特别关心的是 pH , pH 表示电解质中的氢离子的浓度。氢离子浓度越高, pH 值越低。当与电化学活性比氢更强的金属接触时, 氢离子容易接受电子。例如,镁、锅、锌、铁和铅都是比氢更具有活 性的金属。其他的金属,如铜,活性较氢低(或更贵。因此,在酸性环境中, 活性比氧更大的金属将发生腐蚀, 而更贵的金属将不发生腐蚀。强碱性环境(通常指 pH 高于 8中,可以加速诸如铝和铅这样的两性金属的腐蚀。

电导与电导率

电导diàn dǎo[conductance] ：表示某一种导体传输电流能力强弱程度。单位是Siemens （西门子），简称西，符号S。 概述 对于纯电阻线路，电导与电阻的关系方程为G=1/R，其中G为物体电导，导体的电阻越小，电导就越大，数值上等于电阻的倒数: G = 1/R。在交流电路中电导定义为导纳的实部（注意：不是电阻的倒数）：Y = G + jB。电导会随着温度的变化而有所变化。 欧姆定律是R=U/I；其中，U是电压，I是电流。 所以，可以得到欧姆电导定律的关系方程：G=I/U。 电导是用来反映泄漏电流和空气游离所引起的有功功率损耗的一种参数。 电导率，物理学概念，指在介质中该量与电场强度之积等于传导电流密度，也可以称为导电率。对于各向同性介质，电导率是标量；对于各向异性介质，电导率是张量。生态学中，电导率是以数字表示的溶液传导电流的能力。单位以西门子每米（S/m）表示。 1影响因素 温度 电导率与温度具有很大相关性。金属的电导率随着温度的升高而减小。半导体的电导率随着温度的升高而增加。在一段温度值域内，电导率可以被近似为与温度成正比。为了要比较物质在不同温度状况的电导率，必须设定一个共同的参考温度。电导率与温度的相关性，时常可以表达为，电导率对上温度线图的斜率。 掺杂程度 固态半导体的掺杂程度会造成电导率很大的变化。增加掺杂程度会造成电导率增高。水溶液的电导率高低相依于其内含溶质盐的浓度，或其它会分解为电解质的化学杂质。水样本的电导率是测量水的含盐成分、含离子成分、含杂质成分等等的重要指标。水越纯净，电导率越低（电阻率越高）。水的电导率时常以电导系数来纪录；电导系数是水在25°C 温度的电导率。

电导率与电阻率是重要的腐蚀参数

腐蚀电池中阴阳极的相对面积比阳极的腐蚀速率有很大的影响。 如果相对于阴极，阳极面积很小，例如铜板上的钢柳钉，则阳极（钢柳钉）将迅速被腐蚀。这是由于腐蚀电流集中于一个很小的面积上（电流密度很大）。同样，大阴极可能不易极化，因此保持比较高的腐蚀速率。当小阴极与大阳极相连例如钢板上的铜锍钉，阳极（铜板）上的腐蚀电流密度要比上面讨论的那种情况时小很多，因此阳极的腐蚀较慢。极化在此也起到了重要的作用。小阴极可能会迅速发生极化，从而降低了腐蚀电流速率。通过电解质的电流大小受到离子含量的影响。离子越多，电导率越大；电导率越大，对于给定的电池电压，电流越大： 而电流越大，腐蚀速率也越高。电导率等于电阻率的倒教。 测量的单位为西门子一厘米( s/cm)。在腐蚀及其防护研究中，电导率或它的倒数（电阻率）是重要的参数。电导率高本身并不代表是腐蚀性的环境，它仅仅代表承载电流的能力。电解质的化学活性，提供了驱动氧化还原反应的能量。电解质中的一些化学物质通过协助生成保护膜，从而可能阻滞或者延缓化学反应。例如，碳酸盐可能导致锌表丽钝化膜的生成；在这样的环境中，镀锌构件实际可能不发生腐蚀。 然而，如果镀锌表面有破损的话，则破损处下面的钢铁可能迅速发生腐蚀，因为它将处于比碳酸锌膜更负的电位。钝化也可以使锌阳极不起作用。特别关心的是pH，pH表示电解质中的氢离子的浓度。氢离子浓度越高，pH值越低。当与电化学活性比氢更强的金属接触时，氢离子容易接受电子。例如，镁、锅、锌、铁和铅都是比氢更具有活性的金属。其他的金属，如铜，活性较氢低（或更贵）。因此，在酸性环境中，活性比氧更大的金属将发生腐蚀，而更贵的金属将不发生腐蚀。强碱性环境（通常指pH高于8）中，可以加速诸如铝和铅这样的两性金属的腐蚀。 1/ 1