Дифузійний струм в напівпровідниках

У напівпровідниках, крім дрейфового струму, зумовленого різницею потенціалів, може бути ще й дифузійний струм.

Якщо носії заряду розподілені рівномірно в напівпровіднику, то концентрація їх є рівноважною. Під впливом будь – яких зовнішніх дій в різних частинах напівпровідника концентрація може стати неоднаковою – не рівноважною. Наприклад, якщо на частину напівпровідника р – типу подіяти випромінюванням, то у цій частині посилюється генерація пар носіїв і виникне додаткова концентрація електронів, яку називають надлишковою(див.рис.5):

; – надлишкова концентрація (градієнт)

Рис.5. До пояснення виникнення дифузійного струму.

Електрони дифундують (переміщують) з області з надлишковою концентрацією в область, де концентрація електронів менша,тобто прагнуть до рівноважної концентрації. Це зумовлює рух носіїв заряду. Струм, викликаний дифузійним рухом електронів і дірок із за нерівномірної їх концентрації, називають дифузійним струмом . Дифузійний струм може бути електронним або дірковим. Його густину визначають за формулами:

(15)

, (16)

де – коефіцієнти дифузії, і - градієнти концентрації.

Градієнт концентрації характеризує зміну концентрації n або p на одиницю довжини.

Коефіцієнт дифузії характеризує інтенсивність процесу дифузії. Він пропорційний рухливості носіїв, для різних речовин різний і залежить від температури. Його одиниця вимірювання – квадратний сантиметр за секунду температури:

Для германію , ;

Для кремнію , .

Загальна густина струму в напівпровіднику:

(17)

Якщо будь – якого зовнішньою дією в частині напівпровідника утворюється надлишкова концентрація носіїв, то після припинення цієї дії надлишкові носії будуть рекомбінувати і розповсюджуватися внаслідок дифузії в інші частини напівпровідника.

Середній час існування носіїв заряду в напівпровіднику називають тривалістю життя носіїв, середню віддаль, яку за цей час проходять носії, називають дифузійною довжиною носіїв заряду.

Дифузійна довжина L і тривалість життя носіїв і зв’язані між собою наступними спів відношеннями:

Для електронів ; (18)

Для дірок (19)

Величина , обернена тривалості життя носіїв, визначає швидкість рекомбінації.

Поиск по сайту: