半导体电导率详解：影响因素及其测试方法

半导体的电导率直接影响着半导体器件的工作状态，是半导体材料的重要参数。因此，半导体电导率的检测也是半导体设计和制造过程中的关键环节，确保半导体器件的性能、稳定性和可靠性。

什么是半导体电导率?

半导体电导率是指导电流在单位时间和单位电压下通过物质的能力，用来描述电荷流动的难易程度。电导率用符号σ表示，单位是西门子/米(S/m)。电导率是电阻率(ρ)的导数，因此计算公式为：σ=1/ρ。

电导率σ也可以通过电导G，导体的截面积A，导体长度l来计算：σ = Gl/A，(G = I/U)

半导体的电导率范围非常广泛，一般来说，电导率的数量级在10^-8到10^4(Ω·cm)^-1之间。

半导体电导率的影响因素

影响半导体电导率的因素众多，主要包括：

1. 温度

温度越高，半导体的电导率会越大。温度升高会使半导体中的电子更容易运动，电导率也随之增加。

2. 半导体材料

不同类型的半导体具有不同的电导率，如硅、锗、氮化物等。

3. 掺杂浓度

掺杂材料的浓度越高，半导体的电导率越大。

4. 电场强度

外加电场会导致半导体中电子的移动，从而影响电导率。

5. 光照强度

光照强度越强，半导体电导率越大。

半导体电导率测量方法

电导率是电阻率的倒数，可以通过测量其电阻率来确定。测定通过导体的电流和电压降计算出导体的电阻，并测量出待测样品的几何尺寸，根据电导率的计算公式算出电导率。常见的测量半导体电导率的方法如下：

1.两线法

两线法测试电导率简单，只需要两根电极便可测试，适用于电阻值较大的材料测试。测试方法：

将待测材料加工成规定尺寸的试样;

将试样夹在两个电极之间;

施加一个直流电场，测量电极之间的电势差;

通过欧姆定律计算出试样的电阻值。

2.表面电阻法

用于测试电子元件表面的电阻，但是此方法适用于测试金属箔或其他薄片材料的电阻值，不适用于测试厚度较大的材料。测试方法如下：

将待测元件放置在测试台上;

在元件表面施加一个固定的电场，测量电势差;

通过欧姆定律计算出表面电阻值。

3.四线法

是一种常用的精确测量半导体电阻率的方法，但是需要的测试设备复杂，技术要求高。四线法可以消除线路电阻的影响，提高测量的准确性。测试方法：

将待测材料加工成规定尺寸的试样;

将试样夹在四根电极之间;

电极1和电极2之间施加一个直流电场，测量电极1和电极2之间的电势差;

电极3和电极4之间同样施加一个直流电场，测量电极3和电极4之间的电势差;

计算试样的电阻率。

审核编辑：汤梓红