Студопедия

КАТЕГОРИИ:


Архитектура-(3434)Астрономия-(809)Биология-(7483)Биотехнологии-(1457)Военное дело-(14632)Высокие технологии-(1363)География-(913)Геология-(1438)Государство-(451)Демография-(1065)Дом-(47672)Журналистика и СМИ-(912)Изобретательство-(14524)Иностранные языки-(4268)Информатика-(17799)Искусство-(1338)История-(13644)Компьютеры-(11121)Косметика-(55)Кулинария-(373)Культура-(8427)Лингвистика-(374)Литература-(1642)Маркетинг-(23702)Математика-(16968)Машиностроение-(1700)Медицина-(12668)Менеджмент-(24684)Механика-(15423)Науковедение-(506)Образование-(11852)Охрана труда-(3308)Педагогика-(5571)Полиграфия-(1312)Политика-(7869)Право-(5454)Приборостроение-(1369)Программирование-(2801)Производство-(97182)Промышленность-(8706)Психология-(18388)Религия-(3217)Связь-(10668)Сельское хозяйство-(299)Социология-(6455)Спорт-(42831)Строительство-(4793)Торговля-(5050)Транспорт-(2929)Туризм-(1568)Физика-(3942)Философия-(17015)Финансы-(26596)Химия-(22929)Экология-(12095)Экономика-(9961)Электроника-(8441)Электротехника-(4623)Энергетика-(12629)Юриспруденция-(1492)Ядерная техника-(1748)

Диффузия носителей заряда

Поведение свободных электронов и дырок в полупроводнике напоминает поведение молекул газа. Эту аналогию можно распространить на явления происходящие в результате неравномерной концентрации носителей заряда в объеме п/п.

 

диффузия — движение носителей заряда из-за неравномерности концентрации, выравнивание концентрации носителей по объему проводника.

 

 

Рис, 4.1 Диффузия неравновесных носителей

 

Воздействуем на п/п импульсом внешнего излучения (рис. 4.1)

Изменение концентрации неравновесных носителей заряда после окончания импульса – на графике рис. 4.1.

 

Теоретической основой диффузии является закон Фика:

 

 

Пm = - Dm grad m (4.1)

 

где m – концентрация свободных носителей.

В одномерном случае (по координате Х)

 

Пm = - Dm (dm/dx) (4.2)

 

Закон Фика: плотность потока свободных носителей (1/см2*с) пропорциональна градиенту их концентрации, взятому с обратным знаком (т.к. диффузионный ток направлен в сторону уменьшения концентрации)

 

Козффициент пропорциональности Dm называется коэффициентом диффузии2/с), равный абсолютному значению отношения плотности потока частиц к градиенту их концентрации.

 

Пример: Dn Ge=0.01 м2/с, Dn GaAs=0.025 м2/с Dn Si=0.0033 м2

 

Плотность диффузионного тока (j = I/S)

 

Jn дифф = qDn grad n; Jp дифф =qDp grad p (4.3)

 

где n, p – концентрации неравновесных носителей в п/п.

Одновременно с процессом диффузии неравновесных носите­лей происходит процесс их рекомбинации. Поэтому избыточная концентрация уменьшается в направлении от места источника этой избыточной концентрации носителей.

 

Расстояние, на кото­ром при одномерной диффузии в полупроводнике без электриче­ского поля в нем, избыточная концентрация носителей заряда уменьшается вследствие рекомбинации в е = 2,718... раза, назы­вают диффузионной линой (L).

Иначе говоря, это расстояние, на которое носитель диффундирует за время жизни.

 

Диффузионная длина связана с временем жизни носи­телей соотношениями

 

Ln = (Dn tn)0,5 Lp = (Dp tp)0,5 (4.4)

 

Пример: среднее время жизни до рекомбинации tn=10-7- 10-9c

L= (10-9c*0.01 м2/с)0,5=3 10-6м

 

Не следует путать диффузионную длину с длиной свободного пробега lср носителей заряда.

Пример: VT =105м/с, tср =10-11-10-12с, lср =10-6-10-7м

 

Параметры дрейфового и диффузионного движения связаны соотношением Эйнштейна

 

 

Dn = (kT/q)mn = fT mn Dp =(kT/q)mP = fT mP (4.5)

 

где fT имеет размерность потенциала (В) и называется температурным потенциалом, при Т=300К.

fT = 0.026В (26 мВ)

 

 

<== предыдущая лекция | следующая лекция ==>
Скорость дрейфа | Ударная ионизация
Поделиться с друзьями:


Дата добавления: 2014-01-06; Просмотров: 1171; Нарушение авторских прав?; Мы поможем в написании вашей работы!


Нам важно ваше мнение! Был ли полезен опубликованный материал? Да | Нет



studopedia.su - Студопедия (2013 - 2024) год. Все материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления читателями и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав! Последнее добавление




Генерация страницы за: 0.011 сек.