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

 

 

 

 


Законы движения носителей заряда в полупроводниках. Дрейфовый и диффузионные токи




Как было показано в полупроводнике возникает электронная и дырочная проводимость.

В однородном полупроводнике электроны и дырки, появившиеся за счет теплового возбуждения, совершают хаотические движения, т.е. их траектории не имеют определенной направленности. Поэтому средний ток в любом выбранном направлении равен нулю.

 

Явление дрейфа.

Если к полупроводнику приложить постоянное электрическое поле с небольшой напряженностью Е, то наряду с хаотическим движением зарядов появится и упорядоченное их движение в направлении, параллельном вектору напряженности электрического поля, причем электроны будут двигаться навстречу вектору поля, а дырки в соответствии с направлением вектора поля.

Такое движение носителей (под действием поля) называется дрейфом носителей.

 

Тип носителей n:

 

Тип носителей p:

 

В результате в полупроводнике появятся дрейфовые токи (плотности токов):

Плотность тока дрейфа электронов – jnдр

Плотность тока дрейфа дырок – jpдр

Численные значения плотности токов дрейфа могут быть определены:

где: q – заряд электрона,

, – подвижности электронов и дырок соответственно,

n и p – число электронов и дырок в единице объема полупроводника.

Подвижность носителей заряда есть физическая величина, характеризуемая их средней направленной скоростью в электрическом поле с напряженностью 1В/см:

.

Так как электроны и дырки движутся (дрейфуют) в противоположных направлениях, то результирующая плотность дрейфового тока в полупроводнике будет:

 

или

,

где удельная объемная проводимость полупроводника

- Закон Ома для полупроводника

, где – удельное объемное сопротивление полупроводника

 

Явление диффузии.

 

Если концентрация носителей заряда в полупроводнике окажется пространственно неоднородной (например за счет локальной термогенерации или фотогенерации электронно-дырочных пар), то при этом возникают диффузионные токи носителей между областями с неодинаковыми концентрациями (этот процесс аналогичен диффузии молекул газа в замкнутом сосуде при наличии градиента давления).

Плотность диффузионных токов должна быть пропорциональна градиенту концентрации носителей заряда.

Градиент концентрации характеризует степень неравномерности плотности носителей заряда по длине (для одномерного случая – dn/dx – градиент электронов, dp/dx – градиент дырок).

Движение носителей заряда под действием градиента концентрации называется диффузией носителей.

Тип носителей n:

 

Тип носителей p:

 

Плотность диффузионного тока электронов – jnдиф

Плотность диффузионного тока дырок – jpдиф

,

где - коэффициент диффузии дырок.

Отрицательный знак в последнем равенстве обусловлен тем, что вектор плотности диффузионного тока дырок направлен в сторону, противоположную градиенту их концентрации.

Результирующая плотность диффузионного тока в полупроводнике будет:

Между , а также и существует взаимосвязь:

- Соотношения Эйнштейна


,

где - температурный потенциал.

 





Поделиться с друзьями:


Дата добавления: 2016-10-30; Мы поможем в написании ваших работ!; просмотров: 1244 | Нарушение авторских прав


Поиск на сайте:

Лучшие изречения:

Сложнее всего начать действовать, все остальное зависит только от упорства. © Амелия Эрхарт
==> читать все изречения...

2187 - | 2073 -


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

Ген: 0.012 с.