半導體電導率詳解：影響因素及其測試方法

半導體的電導率直接影響著半導體器件的工作狀態，是半導體材料的重要參數。因此，半導體電導率的檢測也是半導體設計和制造過程中的關鍵環節，確保半導體器件的性能、穩定性和可靠性。

什么是半導體電導率?

半導體電導率是指導電流在單位時間和單位電壓下通過物質的能力，用來描述電荷流動的難易程度。電導率用符號σ表示，單位是西門子/米(S/m)。電導率是電阻率(ρ)的導數，因此計算公式為：σ=1/ρ。

電導率σ也可以通過電導G，導體的截面積A，導體長度l來計算：σ = Gl/A，(G = I/U)

半導體的電導率范圍非常廣泛，一般來說，電導率的數量級在10^-8到10^4(Ω·cm)^-1之間。

半導體電導率的影響因素

影響半導體電導率的因素眾多，主要包括：

1. 溫度

溫度越高，半導體的電導率會越大。溫度升高會使半導體中的電子更容易運動，電導率也隨之增加。

2. 半導體材料

不同類型的半導體具有不同的電導率，如硅、鍺、氮化物等。

3. 摻雜濃度

摻雜材料的濃度越高，半導體的電導率越大。

4. 電場強度

外加電場會導致半導體中電子的移動，從而影響電導率。

5. 光照強度

光照強度越強，半導體電導率越大。

半導體電導率測量方法

電導率是電阻率的倒數，可以通過測量其電阻率來確定。測定通過導體的電流和電壓降計算出導體的電阻，并測量出待測樣品的幾何尺寸，根據電導率的計算公式算出電導率。常見的測量半導體電導率的方法如下：

1.兩線法

兩線法測試電導率簡單，只需要兩根電極便可測試，適用于電阻值較大的材料測試。測試方法：

將待測材料加工成規定尺寸的試樣;

將試樣夾在兩個電極之間;

施加一個直流電場，測量電極之間的電勢差;

通過歐姆定律計算出試樣的電阻值。

2.表面電阻法

用于測試電子元件表面的電阻，但是此方法適用于測試金屬箔或其他薄片材料的電阻值，不適用于測試厚度較大的材料。測試方法如下：

將待測元件放置在測試臺上;

在元件表面施加一個固定的電場，測量電勢差;

通過歐姆定律計算出表面電阻值。

3.四線法

是一種常用的精確測量半導體電阻率的方法，但是需要的測試設備復雜，技術要求高。四線法可以消除線路電阻的影響，提高測量的準確性。測試方法：

將待測材料加工成規定尺寸的試樣;

將試樣夾在四根電極之間;

電極1和電極2之間施加一個直流電場，測量電極1和電極2之間的電勢差;

電極3和電極4之間同樣施加一個直流電場，測量電極3和電極4之間的電勢差;

計算試樣的電阻率。

審核編輯：湯梓紅