 |
|
Види струмів у напівпровідниках
У напівпровідниках розрізняють дрейфовий та дифузійний струми.
Причиною дрейфового струму є дія на НП електричного поля. Внаслідок зіткнення носіїв, що рухаються під дією електричного поля, з атомами ґратки їх рух має уривчастий характер. Цей рух характеризується рухомістю 
:
, (1.7)
де 
- середня швидкість носія;
Е - напруженість електричного поля.
Як правило, рухомість у електронів вища, ніж у дірок ( 
). Ця величина залежить від температури (з підвищенням температури рухомість зменшується внаслідок того, що зростає хаотичність руху носіїв, як це показано на рисунку 1.7), а також від концентрації домішок.
Рисунок 1.7 – Залежність рухомостей електронів 
та дірок 
від температури
Як правило, у розрахунках беруть такі значення рухомостей носіїв при 
:
- для германію 
см 
/В·с, 
см /В·с;
- для кремнію 
см /В·с, 
см /В·с.
Густина електричного струму у НП
, (1.8)
де 
Кл – заряд електрона;
- концентрація електронів;
- середня швидкість електронів.
Густина діркового струму за аналогією
. (1.8¢)
Загальна густина струму через НП під дією електричного поля
. (1.9)
Враховуючи вираз (1.7), одержуємо
– (1.10)
закон Ома у диференціальній формі.
–
загальна питома провідність напівпровідника.
У донорному НП 
, отже, загальна питома провідність цілком визначена електронною провідністю
.
В акцепторному НП 
, і, отже,
.
Незважаючи на те, що з підвищенням температури рухомість носіїв зменшується, зростання концентрації вільних носіїв унаслідок розриву ковалентних зв’язків відбувається швидше, і це приводить до зростання електропровідності НП.
Причиною дифузійного струму у НП є нерівномірний розподіл концентрації носіїв уздовж кристала. Якщо 
і 
, тобто концентрації носіїв є функціями координати х, то носії рухатимуться з області, де концентрація носіїв вища, до області, де концентрація їх нижча.
Густина дифузійного струму у НП:
- для електронної складової
, (1.11)
- для діркової складової
, (1.11¢)
де 
, 
– градієнти концентрації відповідно електронів та дірок;
, 
– коефіцієнти дифузій відповідно електронів та дірок.
Градієнт концентрації носіїв уздовж осі х показує ступінь нерівномірності розподілу носіїв у цьому напрямі.