La mobilité des porteurs est souvent utilisée pour désigner le mouvement global des électrons et des trous dans les semi-conducteurs. La mobilité désigne la vitesse moyenne de dérive des porteurs (électrons et trous) sous l'action d'un champ électrique unitaire. C'est une mesure de la vitesse de déplacement des porteurs sous l'action d'un champ électrique, plus le déplacement est rapide, plus la mobilité est grande ; plus le mouvement est lent, plus la mobilité est faible. Dans un même matériau semi-conducteur, les types de porteurs sont différents, et la mobilité est différente. Généralement, la mobilité des électrons est supérieure à celle des trous. Par exemple, à température ambiante, la mobilité des électrons dans le matériau silicium légèrement dopé est de 1350 cm²/(VS), alors que la mobilité des trous n'est que de 480cm²/(CONTRE).PAM-XIAMENpeut tester la mobilité des porteurs sur les plaquettes semi-conductrices proposées.

1. Comment la mobilité affecte-t-elle l'appareil ?

D'une part, la concentration en porteurs ensemble détermine la taille de la conductivité (inverse de la résistivité) du matériau semi-conducteur. Plus la mobilité est élevée, plus la résistivité est faible, plus la consommation d'énergie est faible et plus la capacité de transport de courant est élevée lorsque le même courant passe. Étant donné que la mobilité des électrons est généralement supérieure à celle des trous, les MOSFET de puissance utilisent généralement toujours une structure à canal n dans laquelle les électrons sont utilisés comme porteurs, plutôt qu'une structure à canal p dans laquelle les trous sont utilisés comme porteurs.

En revanche, cela affectera la fréquence de fonctionnement de l'appareil. La limitation la plus importante des caractéristiques de réponse en fréquence des transistors bipolaires est le temps nécessaire aux porteurs minoritaires pour transiter par la région de base. Plus la mobilité est grande, plus le temps de transit requis est court et la fréquence de coupure du transistor est proportionnelle à la mobilité des porteurs du matériau de base. Par conséquent, l'augmentation de la mobilité du porteur peut réduire la consommation d'énergie et améliorer la capacité de charge actuelle du dispositif. Dans le même temps, la vitesse de commutation du transistor est améliorée. D'une manière générale, la mobilité des semi-conducteurs de type P est de 1/3 à 1/2 de celle des semi-conducteurs de type N.

2. Comment mesurer la mobilité des porteurs de plaquettes semi-conductrices ?

Nous pouvons utiliser les méthodes suivantes pour mesurer la mobilité des porteurs :

• Méthode du temps de transit (TOP) : adaptée à la mesure de la mobilité des porteurs de matériaux avec une meilleure fonction de porteur photogénérée et peut mesurer la faible mobilité des matériaux organiques ;
• Méthode à effet Hall : adaptée à la mesure de la mobilité des porteurs de semi-conducteurs inorganiques plus grands ;
• Méthode de conductivité induite par rayonnement (SIC) : idéale pour les matériaux conducteurs où le mécanisme de conduction est limité par la charge d'espace.
• Méthode caractéristique courant-tension : principalement applicable à la mesure de la mobilité des porteurs de la couche d'inversion du MOSFET fonctionnant à température ambiante ;
• Méthode de transmission des ondes de surface ;
• Méthode de décroissance de la tension ;
• La méthode d'inversion de polarité du champ électrique appliqué ;

En outre, des expériences de dérive, une analyse de la diffusion ionique et une analyse de la réponse transitoire de la polarisation et de la charge du courant pyroélectrique peuvent également être utilisées pour mesurer la mobilité des porteurs.

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