Дрейфовий та дифузійний струми в напівпровідниках

Дрейфовий струм

Якщо до напівпровідника не прикладена електрична напруга, то електрони та дірки здійснюють хаотичний тепловий рух і ніякого струму немає. Під дією різниці потенціалів у напівпровіднику виникає електричне поле, яке прискорює рух електронів та дірок і надає їм впорядкованого руху (рис.4). Це і є струмом провідності. Така електронно-діркова провідність називається власною провідністю напівпровідника.

Рух носіїв під дією електричного поля називається дрейфом, а струм провідності – струмом дрейфуI_др. Повний струм провідності складається з електричного I_др.n та діркового струмів провідності I_др.p які можна виразити через густину струму:

I_др = I_др.n + I_др.p = _др.n · S + _др.p · S = S ( _др.n + _др.p), (5)

де S – площа перерізу зразка (кристалу).

Рис.4 Поперечний переріз кристалу напівпровідника

Густина дрейфового струму I_др дорівнює сумі густин дрейфових електронного I_др.n і діркового I_др.p струмів:

I_др = S · _др. = S ( _др.n + _др.p), тоді

_др. = _др.n + _др.p (6)

Розглянемо взірець власного напівпровідника із площею поперечного перерізу S. Позначимо опір взірця через R, а різницю потенціалів, прикладену до взірця через U. Тоді запишемо наступні співвідношення:

,

, (7)

де – питомий опір напівпровідника ;

– питома провідність напівпровідника.

Із (7) отримуємо закон Ома:

(8)

Густина електронного струму.

Густина діркового струму.

Аналогічно можна показати, що густина діркового струму дорівнює

(12)

де - швидкість дрейфу дірок;

- рухливість дірок

Загальна густина струму запишеться у виді

(13)

За законом Ома (8) густина струму дорівнює

Порівнюючи (8) і (13) можна записати

(14)

В результаті можна зробити висновок: питома провідність напівпровідника залежить від концентрації електронів і дірок, і також від їх рухливості.

Поиск по сайту: