迁移率

迁移率

在电场作用下，半导体中的载流子作定向漂移运动,由此形成的电流称为漂移电流。在电场强度不太大时，电子和空穴移动的速度（也称漂移速度）vn、vp与电场强度E成正比，可表示为

vn=－mnE 或vp=mpE

式中，mn为电子迁移率；mp为空穴迁移率。迁移率m是单位电场强度引起的载流子的平均漂移速度，其数值与半导体的材料、掺杂浓度、温度等有关。在室温300K时，硅材料的mn =0.13cm2/V×s; mp =0.05cm2/V×s; 锗材料的mn =0.38cm2/V×s;mp =0.18cm2/V×s。对同一种材料，空穴的迁移率比电子的迁移率低，这是因为空穴的运动是共价键中的电子依次填补空穴的结果，它不如自由电子灵活，所以其漂移速度低。式中右边的负号表明电子漂移运动的方向与电场相反。

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。