2.1.4. Температурная зависимость подвижности носителей заряда

Величина удельной электропроводности зависит не только от концентрации носителей заряда, но и в значительной степени зависит от их подвижности. Величина подвижности носителей заряда определяется механизмами рассеяния последних в кристалле.

В начале области истошения, включая область примесной проводимости), преобладает рассеяние носителей заряда на ионах примеси. На температурном интервале характерна возрастающая зависимость ~ . Вне этого интервала температур преобладает рассеяние на тепловых колебаниях решетки, что описывается монотонно убывающей зависимостью ~ . (cм. рис.2.6).

Рис. 2.6 Температурная зависимость подвижности

Следует отметить, что для обоих механизмов рассеяния показатель степени температурной зависимости подвижности может принимать значения от -2,5 до 1.

С ростом уровня легирования концентрация рассеивающих ионов примеси растет, а подвижность носителей заряда уменьшается. Если два упомянутых механизма рассеяния имеют примерно равные вклады, то подвижность слабо зависит от температуры (интервал температур вблизи максимума подвижности). При более высоких уровнях легирования эта относительная стабилизация температурной зависимости подвижности наступает при более высоких температурах.

2.1.5. Температурная зависимость электропроводности

Учет зависимости концентрации и подвижности носителей заряда от температуры в полупроводнике позволяет описать электропроводность по областям I, II и III (см. рис.2.5, 2.6) следующими соотношениями ( возьмем д полупроводник n-типа).

1. Область примесной проводимости:

=en_n(T)(T)~ . (1.2.30)

2. Область истощения примеси:

=e (T)~ . (1.2.31)

3. Область собственной проводимости:

=e ~

~ . (1.2.32)

Соотношения (1.2.30) – (1.2.32) для полупроводника p-типа - аналогичны. Значение величины m определяется механизми рассеяния.

Рис. 2.6 Температурная зависимость электропроводности ( n - тип)

Отметим некоторые характерные особенности зависимости ln()=f(1/T)(см. рис. 2.6). В области истощения примеси температурная зависимость электропроводности определяется зависимостью подвижности от температуры. В областях примесной и собственной ионизации зависимость (T) в основном определяется температурной зависимостью концентрации носителей.

Анализ выражений (1.2.30) - (1.2.32) показывает, что если пренебречь слабой степенной зависимостью предэкспоненциальных множителей от температуры, то в координатах ln()=f(1/T) это будут прямые линии с тангенсом угла наклона и , соответственно. Таким образом, экспериментальная зависимость ln()=f(1/T) позволяет определить энергию ионизации примеси W_d и ширину запрещенной зоны W_g по углам наклона прямых в областях примесной и собственной ионизации.