Распределение токов в полупроводнике

В целях наглядности рассмотрим распределение токов при инжекции электронов в дырочный полупроводник (рис. 1.16,а), когда в нем возникает внутреннее электрическое поле и распределение концентрации электронов и дырок принимает вид, показанный на рис. 1.16,б. При подобном распределении концентрации электронов и дырок возникают токи диффузии, определяемые уравнениями (1.44) и (1.45), а наличие внутреннего электрического поля ведет к появлению токов проводимости, определяемых уравнениями (1.38) и (1.39). Током проводимости электронов, в виду их невысокой концентрации, можно пренебречь. В результате, распределение токов принимает вид, показанный на рис. 1.16,в. На том же рисунке показан результирующий дырочный ток: . Физически этот ток обусловлен притяжением дырок инжектированными электронами, в результате чего образуются встречные потоки электронов и дырок, которые, встречаясь друг с другом, рекомбинируют. Поэтому дырочный ток называют током рекомбинации. В дальнейшем можно рассматривать распределение только двух токов, показанных на рис. 1.16,г. Внутреннее электрическое поле в полупроводнике возникает не только при инжекции (или экстракции) неосновных носителей заряда, но и при введении (или выведении) основных носителей заряда. Так, если через сечение xp выводится некоторое количество дырок, то отрицательные заряды акцепторов окажутся не скомпенсированными и возникнет внутреннее поле, в результате чего появится дополнительный ток проводимости и распределение токов примет вид, показанный на рис. 1.16,д.

При экстракции электронов из дырочного полупроводника (рис. 1.17) ток диффузии электронов изменяет свое направление. При этом также возникает внутреннее электрическое поле, сдвигающее дырки в направлении оси x. Ток, создаваемый движением дырок, называется током генерации. Такие же процессы происходят и в электронном полупроводнике с той лишь разницей, что электроны и дырки меняются ролями.

Дата добавления: 2014-01-06