半导体类型测量方法

1、1. 霍尔效应2. 冷热探针法冷热探针法是利用半导体的温差电效应来测定半导体的导电类型的。在 P 型半导体未加探针之前，空穴均匀分布， 半导体中处处都显示出电中性。当半导体两端加上冷热探针后，热端激发的载流子浓度高于冷端的载流子浓度，从而形成了一定的浓度梯度。于是，在浓度梯度的驱使下，热端的空穴就 向冷端做扩散运动。随着空穴不断地扩散，在冷端就有空穴的积累，因而带上了正电荷，同时在热端因为空穴的欠缺(即电离受主的出现)而带上了负电荷。上述正负电荷的出现便在半导体内部形成了由冷端指向热端的电场。于是，冷端的电势便高于热端的电势，冷热两端就形成了一定的 电势差，这一效应又称为温差电效应，这个电势差

2、又称为温差电势。如果此时在冷热探针之间接入检流计，那么，在外电路上就会形成由冷端指向热端的电流，检流计的指针就会向一个方向偏转。从能带的角度来看，在没有接入探针前，半导体处于热平衡状态，体内温度处处相等，主能带是水平的，费米能级也是水平的。在接入探针以后，由于冷端电势高于热端电势，所以冷端主能带相对于热端主能带向下倾斜，同时由于冷端温度低于热端，故热端的费米能级相对于冷端的费米能级来说，距离价带更远，如图 1b 所示。 如果我们将上述的 P 型半导体换成 N 型半导 体，则电子做扩散运动，在冷端形成积累。由于电子带有负电荷，所以，冷端电势低于热端电势，在外电路形成的电流从热端指向冷端， 检流计

3、向另一方向偏转。同时，冷端的主能带向上倾斜。从上述分析可知，用冷热探针法测定半导体的导电类型，既可以通过电位差计测定冷热两端电势的高低来判断，也可以通过检流计测定外电流的方向来判断。3. 单探针点接触整流法单探针点接触整流法的基本原理就是利用金属和半导体接触的整流特性。当金属和半导体接触时，半导体一边的能带发生弯曲，形成多数载流子的势垒，构成界面阻挡层，此时就会出现整流特性。但是，如果所形成的多数载流子的势垒区很窄，载流子就可以依靠隧道效应从势垒底部通过，使整流特性遭到破坏，从而得到欧姆接触特性。 图 2 给出了一种点接触整流法测量半导体导电类型的装置图。被测样品是一个 P 型半导体单晶棒。交

4、流调压器一端接地，并且与半导体的欧姆接触电极相连。另一端（滑动臂）经检流计与钨探针相连，钨探针的尖端与半导体样品实现点接触。为了实现良好的欧姆接触，接触处一般制作成大面积、高复合接触。由于钨探针与 P 型半导体之间为整流接触，零偏压时半导体一边就已经存在空穴的势垒。正向偏置时，空穴的势垒降低，P 型半导体中的多数载流子（空穴）就会流向金属中。但是，由于空穴是我们假想的一种粒子，所以实际上是金属中的电子通过金属探针向半导体中注入，从而形成正向电流。反向偏置时，半导体一边空穴的势垒增高，金属-半导体接触处没有电流 （忽略反向漏电流）。 图 2 中如果调压器的交流电源处于正半周，则钨探针为正，半导体为负，从上述分析可知，金属-P型半导体接触处于反向偏置，检流计中没有电流；如果调压器的交流电源处于负半周，则钨探针为负，半导体为正，金属-P 型半导体接触处于正向偏置，检流计中有正向电流。如果我们把正半周和负半周的作用叠加起来，那么检流计的指针应该向左偏