型半导体材料地设计与性能分析资料报告
半导体材料的性能分析及其应用
半导体材料的性能分析及其应用摘要：随着社会经济的发展，我国的材料有了很大进展，历史上任何一种新的材料发现和应用都会极大地促进社会的发展。
半导体是重要的电子材料，在电子领域得到了广泛的应用。
文章系统地分析了半导体材料的性能，对半导体材料在社会生活中的应用做了阐述。
关键词：半导体材料；概念及分类；应用；发展前景引言当今社会发展的三大推动力是能源、材料和信息。
其中以半导体为代表的电子材料的发现和应用都是时代关注的重点。
半导体材料在生产生活中的应用极大地提高了生产效率，降低了生产成本。
同时促进了工业、农业、商业、科技、教育、卫生以及生物工程、航空航天等各个领域的全面发展。
以保障在未来的科技进步和社会发展中能够更好地发挥半导体材料的作用。
1半导体的分类自然界的物质和材料千千万万，如果按导電能力划分，可以将所有的物质分为导体、半导体和绝缘体三种。
其中半导体的导电能力介于导体和绝缘体之间，其电阻率在1mΩ/cm～1GΩ/cm之间。
半导体可以用来做半导体器件和集成电路的电子材料。
依据半导体材料的化学成分，可以将半导体分为元素半导体、无机化合物半导体、有机化合物半导体和非晶态半导体。
2半导体材料的性能2.1半导体硅材料近年来，不断有新型的半导体被研制出来，而硅凭借其资源丰富、价格低廉以及性能优良等特点，也使其在半导体市场中占据了主要的地位，日常生活中人们生产的绝大部分电子产品中都是以硅为基础材料制作而成的。
还有一些超大规模集成电路、大规模集成电路和集成电路也都是通过硅材料或者是硅晶体的衍生材料制作而成的，由此可见，硅材料在集成电路的发展中有着推进的作用。
早在20世纪末硅材料就被研究和开发成为电子科学技术的主要材料，并且应用到了各个领域，其每年的需求量也都呈现急速增长的趋势。
依照现在世界各国所消耗的硅材料的数量来看，硅在未来极有可能成为电子通信领域以及计算机领域中的重要半导体材料。
如果在科技发展的过程中没有硅材料的支持，就不会使电子科技领域在短时间内得到迅速发展。
半导体材料的性能分析及其应用
半导体材料的性能分析及其应用
半导体材料是一类电子学中的重要材料，具有在一定温度范围内的电导率介于导体和绝缘体之间的特性。
半导体材料的性能分析是对其物理、化学和电学特性进行综合评估的过程，能够帮助人们了解材料的优缺点，并为其在各个领域的应用提供理论依据。
半导体材料的性能分析主要包括以下几个方面：
1. 电学性能：半导体材料具有局限的电导率，其导电能力可通过载流子浓度和迁移率来描述。
载流子浓度越大，迁移率越高，电导率越高。
2. 光学性能：半导体材料可以吸收或发射光子，因此其光学性能对于光电子器件的性能至关重要。
常用的光学性能参数有吸收系数、折射率和发光效率等。
3. 热学性能：半导体材料的热学性能对于器件的散热和稳定性起着重要作用。
热导率、热膨胀系数和热稳定性是评估半导体材料热学性能的关键参数。
4. 化学性能：半导体材料的化学性能指其在不同环境条件下的稳定性和反应性。
半导体材料在氧化剂或还原剂环境下的氧化还原反应会影响其电学性能。
1. 光电子器件：半导体材料广泛应用于光电子器件中，如太阳能电池、发光二极管和激光器等。
对于这些器件，光学性能和电学性能是关键的性能指标。
4. 生物医学应用：半导体材料在生物医学领域中有广泛应用，如荧光探针和生物传感器等。
这些应用要求材料具有良好的光学性能和化学稳定性。
半导体材料的性能分析对于理解其特性、优化设计以及在各个领域的应用都具有重要意义。
未来，随着半导体技术的不断发展，对于半导体材料性能分析的需求也将不断增加。
半导体材料研究及其物理性能分析
半导体材料研究及其物理性能分析一. 引言半导体材料是一种极为重要的材料，在现代电子和信息技术领域有着广泛的应用。
随着科学技术的不断发展和进步，半导体材料的研究也越来越深入和广泛。
本文主要介绍半导体材料的研究和物理性能分析方面的内容。
首先，我们将对半导体材料的概念和基本特性进行介绍，然后，将重点探讨半导体材料的电学性能和光学性能，最后，将介绍半导体材料的应用领域和未来发展方向。
二. 半导体材料的概念和基本特性半导体材料是一类介于导体材料和绝缘体材料之间的特殊材料。
半导体材料在某些条件下可以导电，在另外一些条件下却表现出较高的电阻率，缺乏电导能力。
半导体材料的主要特性表现在组成、结构、能带结构和电子结构等方面。
半导体材料的组成主要是由零价原子和少量杂原子（如硼、磷、砷等）组成。
在半导体材料中，杂原子能够形成晶体结构中的杂质能级，使得半导体材料的电子结构发生变化，从而影响材料的电学性能。
半导体材料的结构是由长期有序的晶体结构组成的。
半导体材料的长期有序性保证了半导体材料的稳定性和一致性。
半导体材料的能带结构是半导体材料的重要物理特性之一。
能带结构是描述电子状态的重要工具。
对于半导体材料来说，能带结构主要分为价带和导带两部分，价带用于描述材料中已被占据的价电子的状态，导带则用于描述材料中未被占据状态的能量区域。
半导体材料的电子结构是半导体材料的基础，对于材料的电学性能具有至关重要的影响。
在半导体材料中，电子分布是非常重要的，因为它决定了材料的电导和电阻特性。
三. 半导体材料的电学性能半导体材料的电学性能是半导体材料最重要的性能之一。
半导体材料有许多重要的电学性质，比如电导率、电阻率、电流和电压等。
半导体材料的电学性能对半导体器件的性能和应用都具有很大影响。
半导体材料的电导率是材料导电特性的重要参数之一。
半导体材料的导电性质来源于电子在材料中的运动状态。
在半导体材料中，电子分布在不同的能带中，通过改变材料中电子能级的分布，可以有效地影响半导体材料的电导率。
半导体材料的性能分析及其应用
半导体材料的性能分析及其应用半导体材料是一种特殊的材料，其具有介于导体与绝缘体之间的电导性能。
半导体材料在电子学和光电子学等领域具有广泛的应用。
本文将对半导体材料的性能分析及其应用进行探讨。
半导体材料的性能分析是十分重要的。
半导体材料的主要性能指标包括电导率、载流子浓度、载流子迁移率等。
电导率是指材料导电性的大小，其决定了材料的导电能力。
载流子浓度是指材料中自由电子和空穴的浓度，其决定了材料的电导率。
载流子迁移率是指在单位电场下，载流子在材料中迁移的能力，其决定了材料的导电速度。
通过对这些性能指标的分析，可以评估半导体材料的导电性能，为其应用提供基础。
半导体材料在电子学中具有重要的应用。
半导体材料可以用于制造晶体管、二极管等电子器件。
晶体管是当代电子技术的基石，广泛应用于计算机、手机等各种电子设备中。
晶体管可以放大电信号，实现逻辑运算等功能。
二极管是一种具有单向导电性的器件，可以用于整流、检波等电路中。
半导体材料在光电子学中也具有广泛的应用。
半导体材料可以用于制造太阳能电池、LED等光电子器件。
太阳能电池利用半导体材料的光电转换性能，将阳光能转化为电能。
太阳能电池具有环保、可再生的特点，被广泛应用于太阳能发电系统中。
LED是一种半导体光源，具有节能、寿命长等特点。
LED可以应用于照明、显示等领域，逐渐替代传统的白炽灯、荧光灯等光源。
除了电子学和光电子学，半导体材料还在其他领域中发挥着重要作用。
半导体材料可以用于制造传感器，用于测量温度、湿度等物理量。
半导体材料还可以用于制造激光器、光纤等光学器件。
激光器具有高亮度、高可调性等特点，被广泛应用于通信、医疗等领域。
光纤是一种具有低损耗、大带宽的传输媒介，被广泛应用于通信网络中。
半导体材料具有广泛的应用前景。
通过对半导体材料的性能分析，可以评估其导电性能，为其应用提供基础。
半导体材料在电子学和光电子学等领域有重要的应用，如晶体管、LED等器件。
半导体材料还可以在传感器、激光器等领域发挥作用。
半导体材料的性能分析及其应用
半导体材料的性能分析及其应用半导体材料是一种具有介于导体和绝缘体之间的电子能带结构的材料，具有较高的电导率和可控的电阻率。
其性能的分析可以涉及多个方面，包括电学性能、光学性能、热学性能等。
这些分析对于半导体材料的应用具有重要意义。
首先是电学性能分析。
半导体材料的电学性能往往通过在其上施加电场或电压来测量。
其中包括电导率、载流子浓度、载流子迁移率等指标的测定。
这些参数对于半导体器件的设计和制造非常重要。
在半导体器件中，电流的流动主要依赖于载流子的迁移和浓度。
了解半导体材料的电导率和载流子浓度可以帮助我们更好地了解其导电性能，并根据实际需要设计出合适的器件。
其次是光学性能分析。
半导体材料的光学性能包括其能带结构、光吸收能力、光致发光能力等。
通过测量材料的光学特性，可以了解其光学响应和光电子性能。
这对于半导体光电器件尤为重要。
通过对半导体材料的光吸收能力和光致发光能力的研究，可以设计出高效率的光电转换器件，如光电二极管、太阳能电池等。
再次是热学性能分析。
半导体材料的热学性能涉及其导热能力、热导率等。
这些参数直接影响了半导体器件的工作温度和耐热性能。
通过测量半导体材料的热学性能，可以优化器件的散热设计，提高器件的工作稳定性和可靠性。
除了上述性能分析外，半导体材料的应用非常广泛。
其中最重要的应用包括电子器件、光电器件和光电子器件。
电子器件包括传统的二极管、晶体管、集成电路等，它们常用于电子设备和电子产品中。
光电器件包括光电二极管、激光器、光电转换器等，它们在通信、显示、光纤传输等领域有着广泛的应用。
光电子器件包括太阳能电池、光伏发电系统等，它们可以将太阳能转化为电能，广泛应用于太阳能利用和节能环保领域。
半导体材料测试与分析报告
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知识回顾 Knowledge Review
在上述辐射复合机构中，前两种 属于本征机构，后面几种则属于非本 征机构。由此可见，半导体的光致发 光过程蕴含着材料结构与组份的丰富 信息，是多种复杂物理过程的综合反 映，因而利用光致发光光谱可以获得 被研究材料的多种本质信息。
二、仪器及测试
• 测量半导体材料的光致发光光谱的基 本方法是，用紫外、可见或红外辐射 等激发光源产生能量大于被测材料的 禁带宽度Eg、且电流密度足够高的光 子流去入射被测样品，同时用光探测 器接受并识别被测样品发射出来的光 ，分析该材料的光学特性。
A对应自由激子谱区,其峰值能 量为3.57eV,大于体GaN材料的带隙 能量,说明GaN和衬底间大的失配( 晶格失配为13.8,热失配为25.5)虽 经过渡层仍未将其压缩应力完全消 除。13.8meV的半峰宽是谱峰交叠 的结果。无法确定自由激子从导带 到三个不同价带跃迁的精细结构。
B和C对应于束缚激子区。B对 应于束缚于N空位相关的中心施主 [Dº、x],C对应束缚于深受主的[ Aºd、x],其峰值能量分别为 3.476eV和3.467eV。其半峰宽分别 为10.8meV和15.6meV。
D是氧杂质作用于替位受主的 结果,峰值能量为3.419eV,半峰宽 度为500meV。由于深能级与晶格间 较强的耦合会使光谱宽度明显增加 。这与氧产生峰值能量在3.414 ～ 3.422eV光谱的结果一致，B-C确定 了NH3中的氧和离子注入的氧所形 成光谱的峰值能量为 3.424eV(4.2K)。这些数据证实了 在样品中存在着氧的影响。
TRIAX550 PL谱仪
样品架
制冷仪Biblioteka 光致发光光谱测量装置示意图
半导体材料分析报告
半导体材料分析报告半导体材料是现代电子信息技术的基础，在集成电路、通信、计算机、光伏发电等众多领域发挥着至关重要的作用。
本文将对常见的半导体材料进行详细的分析。
一、半导体材料的分类半导体材料主要分为元素半导体、化合物半导体和有机半导体三大类。
元素半导体包括硅（Si）、锗（Ge）等。
硅是目前应用最广泛的半导体材料，在集成电路制造中占据主导地位。
其具有良好的稳定性、较高的纯度和成熟的制备工艺。
锗虽然性能优异，但由于成本较高且资源相对稀缺，应用范围相对较窄。
化合物半导体种类繁多，常见的有砷化镓（GaAs）、磷化铟（InP）、氮化镓（GaN）、碳化硅（SiC）等。
砷化镓在高频通信领域表现出色；磷化铟在光电子领域有重要应用；氮化镓和碳化硅在功率器件方面具有独特的优势，能够承受高电压和高温环境。
有机半导体是一类具有半导体性质的有机化合物，如并五苯、酞菁等。
虽然其性能目前尚无法与无机半导体相比，但在柔性电子器件等领域展现出巨大的潜力。
二、半导体材料的特性半导体材料具有独特的电学、光学和热学特性。
电学特性方面，半导体的电导率介于导体和绝缘体之间，且其电导率会随着温度、光照、杂质掺入等因素发生显著变化。
这使得半导体能够实现对电流的控制和调节，是制造各种电子器件的基础。
光学特性表现为半导体对特定波长的光具有吸收、发射和折射等现象。
例如，发光二极管（LED）就是利用半导体的发光特性制造而成。
热学特性方面，半导体的热导率相对较低，这在一些高功率器件的散热设计中需要特别考虑。
三、半导体材料的制备方法硅的制备通常采用直拉法（CZ 法）和区熔法（FZ 法）。
直拉法工艺成熟，适合大规模生产；区熔法能获得更高纯度的硅单晶。
化合物半导体的制备方法包括气相外延（VPE）、分子束外延（MBE）和金属有机化学气相沉积（MOCVD）等。
这些方法可以精确控制材料的组分和厚度，从而实现高性能器件的制备。
有机半导体的制备方法则包括真空蒸镀、溶液法等，其中溶液法具有成本低、可大面积制备等优点。
半导体材料的性能分析及其应用
半导体材料的性能分析及其应用随着科技的不断进步，半导体材料在现代社会中扮演着越来越重要的角色。
它们被广泛应用于电子设备、光学器件、通讯技术等领域，对人类的生产生活产生了深远的影响。
本文将从半导体材料的基本性能入手，分析其在各个领域的应用，并展望其未来的发展方向。
我们需要了解什么是半导体材料以及其基本性能。
半导体材料是介于导体和绝缘体之间的材料，它具有导体和绝缘体的一些共同性能。
半导体材料中的自由电子数量较少，因此在没有外部作用下，电流很小，属于绝缘体；但当外加电场或光场作用于半导体材料时，使得材料内部带上载流子，从而达到导电的效果。
这种特性使得半导体材料可以用来制造各种电子器件，如二极管、晶体管等。
半导体材料的光电转换性能也为光器件的制造提供了可能，如太阳能电池、激光器等。
半导体材料的性能还决定了其在微电子学和微电器制造中的应用。
我们来分析一下半导体材料在电子设备中的应用。
半导体材料是电子器件的核心材料之一，它可以制成各种器件，如二极管、晶体管、集成电路等。
二极管是最简单的半导体器件，它可以实现电流的单向传输。
晶体管则是一种非常重要的半导体器件，它可以放大电信号，实现开关功能，是电子设备中的重要组成部分。
而集成电路则是在半导体材料上集成了数百万甚至数十亿个元器件，实现了功能更为复杂的电子设备，如计算机、手机、电视等。
半导体材料的应用推动了现代电子设备的飞速发展，为人们的生产生活带来了巨大的便利。
我们来看一下半导体材料在光学器件中的应用。
光学器件是利用光学性质来实现信息传输、存储和处理的器件。
半导体材料因其特有的光电转换性能，在光学器件中有着重要的应用。
太阳能电池就是利用半导体材料对光的吸收和转换来实现光能到电能的转换。
激光器是一种能够产生一束纯净、高强度、高单色性的光的器件，它的工作原理就是利用半导体材料的发射和放大作用。
在通信领域，光纤通信技术也是利用半导体材料的光电转换性能来实现信息传输的。
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瓷学院半导体课程设计报告设计题目 n型半导体材料的设计与性能分析专业班级学号指导教师完成时间一﹑杂质半导体的应用背景半导体中的杂质对电离率的影响非常大，本征半导体经过掺杂就形成杂质半导体，半导体中掺杂微量杂质时，杂质原子的附近的周期势场的干扰并形成附加的束缚状态，在禁带只能够产生的杂质能级。
能提供电子载流子的杂质称为施主杂质，相应能级称为施主能级，位于禁带上方靠近导带底附近。
一、N型半导体在本征半导提硅（或锗）中掺入微量的5价元素，例如磷，则磷原子就取代了硅晶体中少量的硅原子，占据晶格上的某些位置。
磷原子最外层有5个价电子，其中4个价电子分别与邻近4个硅原子形成共价键结构，多余的1个价电子在共价键之外，只受到磷原子对它微弱的束缚，因此在室温下，即可获得挣脱束缚所需要的能量而成为自由电子，游离于晶格之间。
失去电子的磷原子则成为不能移动的正离子。
磷原子由于可以释放1个电子而被称为施主原子，又称施主杂质。
在本征半导体中每掺入1个磷原子就可产生1个自由电子，而本征激发产生的空穴的数目不变。
这样，在掺入磷的半导体中，自由电子的数目就远远超过了空穴数目，成为多数载流子（简称多子），空穴则为少数载流子（简称少子）。
显然，参与导电的主要是电子，故这种半导体称为电子型半导体，简称N型半导体。
二、P型半导体在本征半导体硅（或锗）中，若掺入微量的3价元素，如硼，这时硼原子就取代了晶体中的少量硅原子，占据晶格上的某些位置。
硼原子的3个价电子分别与其邻近的3个硅原子中的3个价电子组成完整的共价键，而与其相邻的另1个硅原子的共价键中则缺少1个电子，出现了1个空穴。
这个空穴被附近硅原子中的价电子来填充后，使3价的硼原子获得了1个电子而变成负离子。
同时，邻近共价键上出现1个空穴。
由于硼原子起着接受电子的作用，故称为受主原子，又称受主杂质。
在本征半导体中每掺入1个硼原子就可以提供1个空穴，当掺入一定数量的硼原子时，就可以使半导体中空穴的数目远大于本征激发电子的数目，成为多数载流子，而电子则成为少数载流子。
显然，参与导电的主要是空穴，故这种半导体称为空穴型半导体，简称P型半导体。
由于本征载流子浓度随温度的迅速变化，用本征材料制作的器件性能很不稳定，所以制造半导体器件需用含适当杂质的半导体材料。
从20世纪70年代到现在，杂质掺杂主要是由高温的扩散方式来完成，杂质原子通过气相源或掺杂过的氧化物扩散或淀积到基体的表面上，这些杂质浓度将从表面逐渐下降，而杂质分布主要是由高温与扩散时间来决定的。
在半导体中，杂质对电导率的影响非常大，本征半导体经过掺杂就形成杂质半导体，一般可分为N型半导体和P型半导体。
半导体中掺入微量杂质时，杂质原子附近的周期势场受到干扰并形成附加的束缚状态，在禁带中产生附加的杂质能级。
能提供电子载流子的杂质称为施主杂质，相应能级称为施主能级，位于禁带上方靠近导带底附近。
相应地，能提供空穴载流子的杂质称为受主杂质，相应能级称为受主能级，位于禁带下方靠近价带顶附近。
对于该半导体材料的性能要工作温度区间在300～500K之间；饱和区杂质要完全电离，即磷的浓度在1011～3*1017cm-3）的围；电导率相比于本征半导体增加非常n保持等于杂质浓度。
大；载流子浓度二﹑参数说明表1 Si半导体材料的性质态密度有效质量m 0电子 1.062 空穴0.591注该数据来源于 恩科、朱秉升、罗晋生编著，《半导体物理学》，电子工业，2008年第七版。
表2物理常数名称数值波尔兹曼常数k 0 1.380*10-23J/K 电子伏特eV 1.602*10-19J 普朗克常量h 6.625*10-34J ·s 电子静止质量m 0 9.108*10-31kg 室温（300K ）的k 0T 值 0.026eV 热力学零温度0K-273.16C o三﹑性能指标分析（1) 杂质全部电离温度()233*00h 2ln ln 231n D D m k N D T T k E π⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛+⎪⎭⎫ ⎝⎛=⎪⎭⎫⎝⎛⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛∆-式中 D -—未电离施主占施主杂质数的百分比 D N —施主浓度 k 0─波尔兹曼常数 M*n ─电子有效质量 h ─普朗克常量 D E ─施主能级 T ─温度利用上述关系式对不同的D E ∆和D N ，可以决定杂质基本上全部电离（90％)所需的温度。
D N =3*1017，DE ∆=0.044eV ，k 0=1.380*10-23J/K ，*n m =1.062m 0，m 0=9.108*10-31kgD -=10％,h =6.625*10-34J ·s 带入式得：T ≈300K （2） 载流子浓度分析 1.低温弱电离区当温度很低时，大部分施主杂质能级仍为电子所占据，只有很少量的施主杂质发生电离，导带中的电子全部由电离施主杂质所提供。
P 0=0,n o =n +D ,因此：⎪⎪⎭⎫⎝⎛--+=⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛--T k E E N Tk E E N F D DFc c 00exp 21exp式中 c N ─导带的有效状态密度 C E ─导带底能量 F E ─费米能级 上式即为杂质电离是的电中性条件。
因+D n 远比D N 小，所以1)ex p(0>>--Tk E E FD ，则式简化为：⎪⎪⎭⎫⎝⎛⎪⎭⎫ ⎝⎛++=c D D c F N N T k E E E 2ln 220 上式 说明，低温弱电离区费米能级与温度﹑杂质浓度以及掺入何种杂质原子有关。
E E CE FE DT N C =0.11N D（1）低温弱电离区 E F 与 T 的关系将费米能级对温度求微商得：()⎥⎦⎤⎢⎣⎡-⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛=-+⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛=232ln 22ln 222ln 2000c D c c D F N N k dT N d T k N N k dT dE ④ 图（1）可以看出T →0K 时，c N →0，dTdE F开始为∞+,E F 上升很快。
随着c N 的增大，dTdE F不断减小，E F 随温度升高而增大的速度变小。
当温度上升使得D D c N e N N 11.0223==-时，0=dTdE F ，F E 达到极值。
因此杂质含量越高，F E 达到极值的温度也越高。
当温度再升高时，0<dTdE F，，E F 开始下降。
2.中间电离区温度继续升高，当D c N N >2后，式中的第二项为负值，这时F E 下降至2Dc E E +以下。
当温度升高使F E =D E 时，则1ex p 0=-Tk E E FD ，施主杂质有1/3电离。
3.强电离区当温度升高至大部分杂质都电离时，这时c D N n ≈+，有1ex p0<<-Tk E E DF ，E 位于D E 之下。
⎪⎪⎭⎫⎝⎛+=c D c F N N Tk E E ln 0 ⑤由上式可知，F E 由温度和施主杂质浓度所决定。
4.过渡区当半导体处于饱和区和完全本征激发之间时，导带中的电子一部分来源于全部电离的杂质，另一部分则由本征激发提供，价带中产生一定量空穴电中性条件为：00p N n D += ⑥式中 0n ─导带中电子浓度 0p ─价带中空穴浓度 D N ─已全部电离的杂质浓度⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛+=i D i F n N Tarcsh k E E 20 ⑦式中 i E ─禁带中部位置 i n ─本征载流子浓度在一定温度时，如果已知i n 及D N ，就能算出)2(iD n N arcsh ，从而算出（F E -i E ）。
当iDn N 2很小时，F E -i E 也很小，即F E 接近i E ，半导体接近于本征激发；当iDn N 2很大时，则F E -i E 也很大，接近于饱和区。
5.高温本征激发区当温度足够高时，本征激发产生的本征载流子数远多于杂质电离产生的载流子数，这时的电中性条件是00p n =。
F E 接近于禁带中线，载流子浓度随温度升高而迅速增加。
图（2）n 型Si 中电子浓度n 与温度T 的关系图（2）是掺p 的n 型硅的电子浓度与温度的关系曲线，可知，在低温时，电子浓度随温度的说过而增加。
温度升高100K 时，杂质全部电离，温度高于500K 后，本征激发开始起主要作用。
所以温度在100～500K 之间杂质全部电离，载流子浓度基本上就是杂质浓度。
（3）材料饱和区特征 1.饱和区的温度围对于掺P 的Si ，掺杂浓度在（5*1015～3*1017)cm -3围，其对应的温度围为：()max min T N D →,()min max T N D →，即：()1.0exp 2=⎪⎪⎭⎫⎝⎛-c D D c N N kT E E Dc D N N kT E 20exp =⎪⎭⎫⎝⎛∆⑧()233*00h 2ln ln 231n D m k N D T T k E π⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛+⎪⎭⎫ ⎝⎛=⎪⎭⎫⎝⎛⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛∆- ⑨由上⑧ ⑨两式得该饱和区的温度围为：300～500K（4） 掺杂后性能改善分析 1.温度对载流子浓度的影响当温度处于饱和区时，因施主杂质几乎完全电离，所以载流子的浓度D N n =0，因此温度对载流子浓度几乎没影响。
对比于本征半导体，杂质半导体具有稳定的工作区间，便于半导体在器件中使用。
2.电导率与载流子浓度的关系杂质浓度（cm -3）图（3）硅杂质半导体电阻率与杂质浓度的关对于n 型半导体电阻率为：nnq μρ1= ⑩式中 n μ─电子迁移率 q ─电子电荷300K 时，由图（3）可看出轻掺杂时（杂质浓度1016～1018cm -3），载流子浓度近似杂质浓度，即n ≈N D ,p ≈N A ,而迁移率随杂质的变化不大，可认为是常数。
因而电阻率与杂质浓度成反比关系，杂质浓度越高，电阻率越小；当杂质浓度增高时，曲线偏离直线，原因是：一是杂质在室温下不能全部电离，二是迁移率随杂质浓10 10 10 10 10101010 10 101010 1010 201819 15 1617 -3 14-21013 -1 32 1度的增加将显著下降。
四﹑工艺可行性分析1.掺杂元素与晶体结构的匹配性由于硅原子和磷原子的大小相近，并且它们的价电子壳层结构比较相近。
所以磷在硅中都是替位式杂质。
如下图（4）所示。
图（4）P 在晶体硅中的位置如图（4）所示，一个P 原子占据了Si 原子的位置，P 是5价原子，其中4个价电子与周围的4个Si 原子形成共价键，剩余一个价电子。
并且P 原子所在位置也多余一个正电荷+q ，掺杂后其效果是形成一个正电中心+P 和一个多余的价电子。
由于这个价电子受到+P 的束缚作用很弱，极小的能量就能使它挣脱束缚，成为“自由电子”在晶格中自由运动。
实验测得该能量大小为044.0=∇D E 。