半導(dǎo)體材料特性參數(shù)表
從最常用的硅(Si)材料,直至寬禁帶甚至超寬禁帶的半導(dǎo)體基材,其種類繁多,這里我們只是列舉一些我們常用功率半導(dǎo)體材料的特性參數(shù),如下表是硅(Si)、碳化硅(專指4H-SiC)和氮化鎵(GaN)材料的特性參數(shù),表中材料參數(shù)也代表了以這些材料為基礎(chǔ)的器件本身特性,我們后面會列舉這些參數(shù)對應(yīng)其器件的本身特性。
<常用半導(dǎo)體材料特性參數(shù)表>
特性參數(shù)解釋
熱傳導(dǎo)率λ:也稱為熱導(dǎo)系數(shù),是物質(zhì)導(dǎo)熱能力的量度,表征了物質(zhì)傳導(dǎo)熱的能力,其定義為單位溫度梯度(在1m長度內(nèi)溫度降低1K)在單位時間內(nèi)經(jīng)單位導(dǎo)熱面所傳遞的熱量,熱導(dǎo)率的單位為瓦每米開爾文-W/(m·K)。
什么是禁帶、禁帶寬度、價帶和導(dǎo)帶?
首先了解一下半導(dǎo)體器件涉及到的固體物理相關(guān)知識,簡單介紹一下與之緊密相關(guān)的能帶理論知識,因為以下幾個定義是界定絕緣體、半導(dǎo)體以及導(dǎo)體的基礎(chǔ)。
(1)禁帶和禁帶寬度:價帶最高能級與導(dǎo)帶最低能級之間的能量間隙,禁止電子存在的禁區(qū),代表了電子禁區(qū),即為禁帶;絕對零度T=0K(-273.15℃)即熱力學(xué)零度時破壞共價鍵所需要的能量Eg為禁帶寬度,禁帶寬度是一種能量衡量,單位是電子伏(eV)
1eV=1.602 x 10-19J
(2)價帶:通常是指半導(dǎo)體或絕緣體中,在絕對零度T=0K下,能被電子占滿的最高能帶,即是能量最高的電子占據(jù)帶,也是導(dǎo)帶下的第一個能帶,是由價電子分裂的能帶。從費米能級來看是最高層充滿電子的能帶,具有的能量低于費米能級EF時被稱為價帶,描述價帶最大能量用價帶頂EV,其中V代表價(Value)含義。
(3)導(dǎo)帶:自由電子形成的能量空間,即參與導(dǎo)電的能帶,根據(jù)晶體種類不同可為未滿帶或空帶;也被稱為傳導(dǎo)帶。從費米能級看,其能量高于費米能級,它是比價帶能量更高的能帶,即電子未填滿的能帶。描述導(dǎo)帶最低能量用導(dǎo)帶底能量用EC表示,其中C代表傳導(dǎo)或?qū)щ姡–onduction)含義。
<導(dǎo)帶和價帶及禁帶寬度>
注:T=0K,這是絕對零度,也就是-273.15℃,如果你聽到有人說溫度為20K,那么對應(yīng)我們熟知的溫度就為:-273.15℃+20℃也就是0K+20K。