
【计】 diffused resistor
diffuse; pervasion; proliferate; spread
【计】 scattering
【化】 scatter
【医】 diffuse; diffusion; extensioin; generalization; generalize; irradiation
resistance
【计】 ohmic resistance; R
【化】 resistance
【医】 resistance
扩散电阻(Diffusion Resistance)是半导体器件物理中的重要概念,指载流子在半导体材料中因浓度梯度驱动扩散运动时表现出的等效电阻。该参数主要出现在PN结、双极晶体管基区等载流子输运主导的区域,其物理意义可分解为以下三方面:
微观机制
扩散电阻源于载流子浓度梯度引起的扩散电流,遵循菲克定律。在N型半导体中,电子扩散电流密度为: $$ J_n = qD_n frac{dn}{dx} $$ 其中$D_n$为电子扩散系数,$dn/dx$为电子浓度梯度,$q$为电荷量。
器件应用特征
在双极晶体管中,基区扩散电阻直接影响电流增益和频率响应。根据《半导体器件物理》(施敏,第3版),基区扩散电阻计算公式为: $$ R_{diff} = frac{W_B}{2D_n tau_n} $$ $W_B$为基区宽度,$tau_n$为电子寿命。
工艺相关性
扩散电阻值与掺杂浓度分布密切相关。国际半导体技术路线图(ITRS)指出,先进制程中通过超陡倒掺杂分布可降低基区扩散电阻达30%,从而提升器件速度。
该参数在光电器件、功率器件建模中具有关键作用,美国电气电子工程师协会(IEEE)在标准JESD77中明确将其列为器件特性表征的必测参数。
扩散电阻是半导体器件中因材料间扩散效应产生的电阻,其核心特征与形成机制如下:
扩散电阻源于半导体材料中原子或载流子(如电子、空穴)的浓度梯度引发的扩散运动。当电流通过时,载流子从高浓度区域向低浓度区域扩散,这一过程会阻碍电流流动,形成电阻效应。例如,在掺杂工艺中,P型材料扩散到N型衬底时,界面处的浓度差异会显著影响电阻值。
扩散电阻是半导体器件的关键参数,其形成与载流子扩散直接相关,在器件设计和材料分析中具有重要应用。需注意与扩展电阻、压敏电阻等功能性电阻的区别。
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