Физические основы электроники. Глазачев А.В - 12 стр.

UptoLike

ВУЗ: 

ТПУ | Томск

Составители: 

Рубрика: 

А.В. Глазачев, В.П. Петрович. Физические основы электроники. Конспект лекций
12
1.6.1. Дрейф носителей заряда
Дрейфом называют направленное движение носителей заряда под действием электрического по-
ля.
Электроны, получая ускорение в электрическом поле, приобретают на средней длине свободного
пробега добавочную составляющую скорости, которая называется дрейфовой скоростью
дрn
n
, к сво-
ей средней скорости движения.
Дрейфовая скорость электронов мала по сравнению со средней скоростью их теплового движе-
ния в обычных условиях. Плотность дрейфового тока
дрдр nn
qnJ
n
=
, (1.3)
где
n
– концентрация электронов в 1 см
3
;
q
– заряд электрона.
Дрейфовая скорость, приобретаемая электроном в поле единичной напряженности
c
м
B
1,=E
,
называется подвижностью:
E
n др
n
=m . (1.4)
Поэтому плотность дрейфового тока электронов
EqnJ
n
=
др
. (1.5)
Составляющая электрического тока под действием внешнего электрического поля называется
дрейфовым током. Полная плотность дрейфового тока при наличии свободных электронов и дырок
равна сумме электронной и дырочной составляющих:
(
)
pnpn
pnqEJJJ
+
=
+
=
дрдрдр
, (1.6)
где
E
– напряженность приложенного электрического поля.
Удельная электрическая проводимость
s
равна отношению плотности дрейфового тока к вели-
чине напряженности электрического поля
E
, вызвавшего этот ток:
E
J
др
=s , (1.7)
то есть электропроводность твердого тела зависит от концентрации носителей электрического заряда
n
и от их подвижности
.
1.6.2. Диффузия носителей заряда
При неравномерном распределении концентрации носителей заряда в объеме полупроводника и
отсутствии градиента температуры происходит диффузия – движение носителей заряда из-за градиента
концентрации, т.е. происходит выравнивание концентрации носителей заряда по объему полупровод-
ника.
Из курса физики известно, что плотность потока частиц при диффузии (число частиц, пересе-
кающих в единицу времени единичную площадку, перпендикулярную направлению градиента концен-
трации) пропорциональна градиенту концентрации этих частиц:
(
)
mD
mm
gradФ
-
=
, (1.8)
где
m
D – коэффициент диффузии, равный абсолютному значению отношения плотности потока час-
тиц к градиенту их концентрации.
Знаки правой и левой части в выражении (1.8) различны, т.к. вектор градиента концентрации на-
правлен в сторону возрастания аргумента, а частицы диффундируют туда, где их меньше, т.е. против
градиента концентрации.
Поскольку любое направленное движение одноименно заряженных частиц есть электрический
ток, то плотность электронной составляющей диффузионного тока может быть получена путем умно-
жения правой части выражения (1.8) на заряд электрона. Электроны диффундируют против вектора
градиента концентрации и имеют отрицательный заряд. Вследствие этого направление вектора плот-
ности диффузионного тока электронов должно совпадать с направлением вектора градиента концен-
трации электронов

Страницы