Дрейфовая проводимость полупроводников

Электрический ток в полупроводнике обусловлен движением носителей заряда под действием внешнего электрического поля с напряженностью Е. Для определенности будем рассматривать электрический ток, вызванный движением электронов, а затем полученные результаты обобщим на движение дырок.

Существование у реальных полупроводников электрического сопротивления – результат нарушения периодичности кристаллической решетки. Нарушения периодичности кристаллической решетки вызывается тепловыми колебаниями атомов – фононами и дефектами решетки: ионами примесей, дислокациями, дислоцированными атомами, вакансиями и так далее. На этих нарушениях решетки происходит рассеяние электронов, при которых они теряют свою энергию. Потери энергии и обуславливают электрическое сопротивление.

В отсутствии внешнего электрического поля, то есть E= 0, электроны зоны проводимости хаотически движутся в кристаллической решетке полупроводника, рассеиваясь на дефектах решетки (рис.5.1).

Пусть теперь к полупроводнику приложено постоянное электрическое поле с напряженностью Е. В этом случае наряду с хаотическим движением электронов зоны проводимости будет наблюдаться их упорядоченное движение в направлении противоположном полю. Возникает некоторая отличная от нуля средняя скорость упорядоченного движения электронов (рис.5.1). Эту скорость принято называть средней скоростью дрейфа электронов vдр.

Ясно, что она линейно зависит от напряженности электрического поля:

vдр = - mnE,

здесь µn – коэффициент пропорциональности, который получил название подвижность электронов. Из соотношения видно, что подвижность – это дрейфовая скорость в электрическом поле единичной напряженности.

Плотность электрического тока – количество заряда переносимого через единичную площадку в единицу времени. Поэтому для плотности дрейфового тока электронов в полупроводнике можно записать

jn = qn0vдр = qn0mnE.

Откуда следует, что:

jn = snE (s - проводимость, s = 1/r),

или:

sn = qn0mn. (5.3)

Аналогично можно рассмотреть движение дырок и для них записать соотношение для дырочной проводимости:

sp = 0mp, (5.4)

где mр – подвижность дырок..

Под действием электрического поля с напряженностью E в полупроводнике будет протекать ток, вызванный в общем случае движением электронов и дырок. Знаки зарядов и дрейфовых скоростей этих частиц противоположны, поэтому соответствующие токи складываются и

j = jn + jp = q(n0mn + p0mp)E,

Величина

q(n0mn + p0mp) = sn + sр = s (5.5)

представляет удельную объемную проводимость полупроводника.

 






Дата добавления: 2016-06-09; просмотров: 1672; ЗАКАЗАТЬ НАПИСАНИЕ РАБОТЫ


Поиск по сайту:

Воспользовавшись поиском можно найти нужную информацию на сайте.

Поделитесь с друзьями:

Считаете данную информацию полезной, тогда расскажите друзьям в соц. сетях.
Poznayka.org - Познайка.Орг - 2016-2022 год. Материал предоставляется для ознакомительных и учебных целей.
Генерация страницы за: 0.019 сек.