擴散係數(Diffusion coefficient)是表徵粒子擴散快慢的一個重要參量。原子或者分子的擴散係數不同於載流子的擴散係數,同一種粒子在不同介質中的擴散係數也不同。
對於晶體中原子的擴散,擴散係數D與溫度T有指數關係 [關係著熱缺陷的產生和運動]:D=Do exp(-Ea/kT),其中Ea是原子擴散的激活能。
在Si中B、P原子的擴散,是屬於代位式原子的擴散,需要通過晶體熱缺陷的產生和運動來實現。因此,這種原子的擴散通常需要在較高的溫度下才能進行。正因為如此,所以要在Si中摻入雜質硼、磷等時就需要採用較高的擴散溫度——高溫(熱)擴散。
只有那些半徑較小的原子(例如Si中的Au原子),在固體中是通過晶格間隙來擴散的,這種原子稱為間隙式原子,不需要藉助於熱缺陷的產生來擴散,所以擴散溫度才比較低。
對於半導體中的載流子,擴散係數也是表徵其擴散快慢的一個物理量,但是從擴散機理上來說,它與原子的擴散完全不同。載流子的擴散係數與溫度的關係,可由Einstein關係給出為:D=(kT/q)μ,式中μ是載流子遷移率(也與溫度有關)。
對於原子或分子在氣體中的擴散,各種氣體的擴散係數在室溫下都大約為1cm2/s數量級,並且隨著絕對溫度的平方而增大。
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