Лекции.Орг


Поиск:




Категории:

Астрономия
Биология
География
Другие языки
Интернет
Информатика
История
Культура
Литература
Логика
Математика
Медицина
Механика
Охрана труда
Педагогика
Политика
Право
Психология
Религия
Риторика
Социология
Спорт
Строительство
Технология
Транспорт
Физика
Философия
Финансы
Химия
Экология
Экономика
Электроника

 

 

 

 


Диффузионный и дрейфовый токи в полупроводнике. Причины, вызывающие их появление. Формулы для плотностей токов




В ПП свободные электроны и дырки нах в состоянии хаотического движения. При помещении ПП в электрическое поле с напряжённостью Е движение электронов и дырок упорядочивается: электроны приобретают преимущественно направление движения частиц против напряжённости эл. поля, и дырки - по направлению напряжённости. Направленное движение электронов и дырок вызывает протекание через ПП электрического тока, наз. дрейфовым. При измен. направления напряжённости электр. Поля изменяется и направление протекания дрейфового тока.

Движение электронов и дырок под действием эл. поля характер-ся подвижностью µ, определяемой как отношение средней скорости v подвижных носителей заряда к напряжённости эл. поля E: µ=v/Е (2.14).

Подвижность измеряется в м^2/(В*с) и имеет различные численные значения для электронов(µn) и дырок (µp).С увеличением температуры и концентрации примесей в ПП подвижность электронов и дырок уменьшается. Это вызвано увеличением числа их столкновений в единицу времени и уменьшением длины свободного пролёта.

Дрейфовый ток содержит две составляющие: электронную и дырочную. Так как электроны и дырки под дейсвием эл. поля движутся(дрейфуют) навстречу друг другу, то плотность дрейфового тока через ПП равна

jдр= jnдр+jpдр=qnv+qpv, где q-заряд электрона, n и p - концентрации соответственно электронов и дырок. С учётом (2.14): jдр=qnµnE+qpµpE=q(nµn+pµp)E (2.15)

Сравнение этих уравнений с законом Ома j= E( -удельная электропроводность) показывает, что удельная электропроводность ПП равна = n- p= q(nµn+pµp) (2.16)

Из выражения (2.16) следует, что для собственных(чистых) ПП I=qninp)=qpinp); для ПП n-типа n=qnn0µn, а для ПП p-типа p=qpp0µp.

Кроме эл.поля причиной направленного движения электронов и дырок может быть их диффузионное движение, вызванное неравномерностью распределения их концентраций. Под действием сил диффузии электроны и дырки из области высокой концентрации перемещаются в область с меньшей концентрацией. Плотность диффузионного тока,как и дрейфующего, содержит 2 составляющие - электронную и дырочную, определяемые соответственно уравнениями: jn диф=qДndn(x)/dx, jp диф= -qДpdp(x)/dx, (2.17) где dn(x)/dx и dp(x)/dx - градиенты концентраций электронов и дырок в направлении x; Дn и Дp - коэффициенты диффузии электронов и дырок.

Градиент концентрации характеризует степень неравномерности распределения носителей заряда в ПП вдоль какого-то направления. Например, при равномерном распределении электронов в ПП в направлении x (рис. 1, прям.1) dn(x)/dx=0.Для распределений, показанных линиями 2 и 3 dn(x)/dx соответственно отрицательный или положительный.

Коэффициенты диффузий связаны с подвижностями соотношениями Эйнштейна:

ДnnkT/q, ДppkT/q (2.18)

Знак "-" в (2.17) для jp диф поставлен потому, что в направлении протекания диффузионного тока градиент концентрации дырок dp(x)/d(x)<0.

Если в ПП существует градиент конц. подвижных носителей заряда и на него воздействует эл. поле с напряжённостью Е, то эл. ток в таком ПП содержит диффузионные и дрейфующие составляющие. При этом jn=qnµnE+qДndn(x)/dx (2.19) jp=qpµpE-qДpdp(x)/dx (2.20).

Диффузионное движение подвижных носителей заряда может наблюдаться и при равномерном первоначальном распределении концентрации носителей заряда, но при наличии в ПП разности (градиента) температур. В таком случае возникает диффузия подвижных носителей заряда из нагретых участков в более холодные.

Рис. 1

 





Поделиться с друзьями:


Дата добавления: 2016-11-03; Мы поможем в написании ваших работ!; просмотров: 1124 | Нарушение авторских прав


Поиск на сайте:

Лучшие изречения:

Люди избавились бы от половины своих неприятностей, если бы договорились о значении слов. © Рене Декарт
==> читать все изречения...

2444 - | 2242 -


© 2015-2024 lektsii.org - Контакты - Последнее добавление

Ген: 0.008 с.