이동도,mobility

이동도,mobility (rev. 1.8)

대충 전하,electric_charge를 띤 입자,particle가 (자유 공간, vacuum 말고) 어떤 매질,medium 안에서 얼마나 잘 움직일(운동,motion) 수 있느냐... 에 대한 물리량?
종류는 대략 * carrier의 이동도(electron의 이동도, hole의 이동도), * Hall 이동도 (이상 반도체쪽), * 이온,ion의 이동도(화학쪽), ...and? 등이 있다

rel.
이동(운동,motion) 속도,velocity ex. 유동속도,drift_velocity ... 얼마나 잘 이동하느냐에 대한 것이므로, 이동속도와 관련.
carrier
산란,scattering이동도에 두 가지 영향을 주는데,
lattice_scattering = phonon_scattering ... thermal_vibration 이 이동도에 영향을 줌.
이동도는 대략 온도에 반비례. $\mu_L\propto \frac1{T^{3/2}}$
ionized impurity scattering ... 불순물과의 쿨롱_힘,Coulomb_force(see 전기력,electric_force)이 이동도에 영향을 줌.
불순물의 농도가 높을수록 이동도가 낮아지지만, 온도가 높을수록 그 영향이 줄어듦. $\mu_I \propto \frac{T^{3/2}}{N_I}$
온도가 낮을 때와 높을 때 위의 각각 하나씩이 dominant... 그래서 μ-T 곡선은 ∧ 모양을 띰. TBW

기호 μ $\mu$

물질,substance,matter에 따라,
  • Si : 낮은 이동도
  • GaAs : 높은 이동도 ... 고속의 고주파회로에 사용



1. carrier mobility

carrier_mobility
전자 이동도가 양공 이동도보다 훨씬 빠르다 - 이유?


... 전기장에 의한 가속과 수정(결정,crystal의 번역)에서의 충돌,collision은 캐리어에 일정한 속도를 주게 되고, 속도 $v$ 는 전기장 $E$ 에 비례하게 된다.
$v\propto E$
그러므로
$v=\mu E$
이고 여기서 $\mu$이동도라 불리고, cm2/(V·s)으로 표현된다.
실리콘을 예로 들면
전자의 이동도는 μn = 1350 cm2/(V·s)이고,
정공의 이동도는 μp = 480 cm2/(V·s)이다.
물론 전자는 전기장과 반대 방향으로 움직이므로, 다음과 같이 속도 벡터로 표현된다.
$\vec{v_e}=-\mu_n \vec{E}$
반면에 정공의 경우는 다음과 같다.
$\vec{v_h}=\mu_p \vec{E}$
(Razavi 2e ko p19)


1.1. 전자이동도 electron mobility


금속이나 반도체에서 전자가 전기장 내에서 얼마나 빨리 움직이는지를 나타내는 정도. (물백)



1.2. 양공이동도 hole mobility

1.3. 상대이동도 relative mobility

상대이동도 relative_mobility
기호 $\mu_n$
물질 속의 자유 캐리어가 물질을 지나갈 수 있는 능력.
진성캐리어 intrinsic_carrier의 상대이동도는
반도체 μn (cm2/V·s)
Si 1500
Ge 3900
GaAs 8500
GaAs의 상대이동도는 Si의 다섯 배 이상인데, 이것은 갈륨비소로 만들어진 소자의 응답시간이 실리콘으로 만들어진 소자의 응답 시간보다 다섯 배 이상 빠르다는 것을 의미한다.
(Boylestad 11e ko p5)

2. Hall mobility


hole mobility는 발음이 비슷한 hole mobility와 혼동 주의.