Дрейфовые и диффузионные токи в полупроводнике

Электрическим током называется направленное движение электрических зарядов, которые называются носителями тока (или просто носителями). В полупроводниках носителями являются электроны и дырки.

В общем случае направленное перемещение носителей в полупроводнике может происходить

- за счет наличия электрического поля, напряженность которого Е,

- за счет наличия градиента концентрации носителей по длине полупроводника.

В первом случае ток называется дрейфовым, а во втором -диффузионным.

В качестве удельной характеристики тока обычно используют плотность тока J.

I – сила тока, S – площадь сечения.

В общем случае полная плотность тока в полупроводнике равна сумме плотностей компонент тока:

Величина плотности дрейфового тока зависит от скорости перемещения носителей заряда в полупроводнике

Подвижность электронов выше, чем дырок, поэтому при одинаковой плотности электронов и дырок (например, собственный полупроводник) электронный ток дрейфовый больше дырочного.

Полная электропроводность, вызванная дрейфовой составляющей тока

Диффузионные потоки всегда связаны с наличием градиента концентрации. Это же относится к носителям тока.

Концентрация носителей тока связана с уровнем Ферми. Поэтому для нахождения диффузионных составляющих тока необходимо использовать градиент уровня Ферми (или химического потенциала).

Знак минус учитывает то, что движение носителей как электронов, так и дырок, всегда направлено в сторону уменьшения концентрации, а знак заряда у них разный.

Сравнивая составляющие дрейфовой и диффузионной плотностей токов, можно сделать вывод, что дрейфовый ток зависит от величины концентрации, а диффузионный только от их градиента. Полная плотность тока в полупроводнике

Дата добавления: 2014-01-15