Semiconductorilor si curentii
(curenți de difuzie și a derivei și tranzițiile în semiconductori)
În absența unor forțe externe, cum ar fi câmp electric, gratuit purtătorilor de sarcină în semiconductori, ca in metale care se deplasează în mod aleatoriu cum ar fi moleculele de gaz. Viteza medie de mișcare haotică termică este determinată de expresia
unde k este constanta Boltzmann, T este temperatura absolută, m - masa electronului.
In timp ce electronii se deplasează se ciocnesc din cauza:
periodicitatea potențială încălcare a câmpului electric intern de atomi și ioni prin acțiunea termică vibrație zăbrele numite fononi;
cristal defecte cu zăbrele și impuritățile din cristal;
interacțiunea cu alți purtători.
Mediu purtător de curent în orice direcție dorită este zero. cale liberă a transportatorilor de timp ts este foarte mică și se ridică la 10 -12 s. transportator înseamnă lungimea căii libere zaryadalp ravnalp = vm · ts = 10 5 x 10 -12 = 10 -7 m = 0,1 m. Acesta se află la aproximativ 200 de distantele interatomice.
În prezența forțelor externe în semiconductori pot să apară mișcarea direcțională a sarcinilor create de un curent electric, în funcție de natura forței de interesantă în semiconductori se derivă și difuzia mișcării de încărcare.
3.1. Mobilitate. Abaterea purtătorilor de sarcină
În cazul în care un semiconductor creat magnitudine de câmp electric E apare în plus față de direcția de deplasare aleatorie a transportatorilor, nazyvaemoedreyfom viteza Abaterea Vdr. - o viteză direcționată de-a lungul vectorului câmp electric în medie pe toate de același semn de purtători de sarcină (electroni sau gauri).
Estima rata medie de drift se poate baza pe formula Vdr = ATP. gdea - accelerarea dobândite de electroni între coliziuni. Viteza medie a electronului poate fi calculată cu ajutorul a doua lege a lui Newton
în cazul în care QE = F - forța care acționează asupra electronului de câmp.
Substituind această expresie în formula pentru viteza de drift, obținem
În formula (3.1), valoarea
Deoarece viteza de drift Vdr = ¡JE. valoarea mobilității poate fi calculată prin formula
Cu alte cuvinte, mobilitatea purtătorilor de sarcină - este viteza de drift achiziționată de către transportatorii liberi în intensitatea câmpului electric E = 1 V / m.
O estimare a mobilității μ a electronilor în rețeaua cristalină cu formula (3.1) dă următoarea valoare:
Deoarece semiconductori există două tipuri de purtători cu mase diferite eficiente, distincția n mobilității electronilor și dyrokp mobilității. Conform diferitelor surse în mobilitatea electronilor de siliciu (0,14 0,19) m 2 / (Vs) și arseniura de galiu -. (. 0,93 1,1) m 2 / (Vs). Mobilitatea găurilor este mult mai mică și egală cu (0,04. 0,05) m2 / (Vs) pentru siliciu și germaniu și 0,045 m 2 / (Vs) pentru arsenide galiu, ceea ce se explică mai puțin drumul liber timp de găuri în aceste materiale semiconductoare.