Curenții în semiconductori - meandru - electronica de divertisment

Conductivitatea semiconductorului este cauzat rearanjamente-ne direcțional în ea percep taxe transportatorilor - electroni și găuri. Distinge între conductivitatea de electroni și gaura de semiconductoare.

mișcarea direcțională a transportatorilor pot fi cauzate de doi-inde simymi factori în afară - câmpul electric și distribuția neuniformă a transportatorului în volum semiconductor. Există două trecerea curentului în chip semiconductor - derivă și difuzie.

Difuzia - deplasarea transportatorilor liberi din regiunea de concentrare mai mare la o regiune de concentrație mai mică. Condiții de difuzie - prezența gradientul concentrației de purtători în volumul de semi-conductor.

Drift numita mișcare direcțională a transportatorului de câmp electric rezistență E = -du / dx.

Atunci când sunt expuse la un câmp electric de-a lungul a semiconductorilor cu mișcarea hao-iCal a transportatorului începe a ordonat mișcare de tensiune. electroni liberi se deplaseze între nodurile XYZ zăbrele cristaline într-o direcție opusă câmpului intensitate a câmpului de tensiune-vector E.

Dacă unitatea de volum - semiconductor 1cm 3 - conține n electroni și viteza lor de drift medie în direcția normală la-mmap-ri-Du- secțiunea rasă etc., electronul derivă densitatea curentului, A / cm2,

In timp ce vitezele de drift sunt mici în comparație cu căldură, viteza medie de drift este direct proporțională cu intensitatea câmpului electromagnetic

Coeficientul de proporționalitate se numește lea mobilitate purtătoare. Mobilitatea definește viteza de purtătoare de drift la o intensitate a câmpului de electroni izolant 1V / cm, măsurată în cm 2 / Vs.

Mobilitatea purtătoare depinde de tipul și concentrația, circuite și tempera cu semiconductori intensitatea câmpului electric în ea. Mobilitatea subpurtătoare este direct proporțională cu lungimea de rulare lor pro-free. Această lungime este cea a electronilor liberi mai mult decât găuri. Prin urmare, mobilitatea electroni liberi de 2-3 ori mai mare decât mobilitatea gaura. Mobilitatea mai mare, cu atât mai repede semi-nicks dispozitive.

Apoi, densitatea de curent de electroni

gaura densitatea de curent

Densitatea rezultată a cantității de drift determinat-semiconductor curent dorința de a configura componentele de electroni și gaura

Deoarece intrinsecă semiconductor ni = pi. densitatea derivei conductie intrinsecă curent

Conductivitatea electrică specifică a semiconductor intrinsec

Astfel, proprietățile electrice ale auto-semiconductori omogene determinate de concentrația purtătoare și mobilitatea unicitatii.

Nn semiconductori> pp tip n. și conductivitatea cu suficientă precizie poate fi determinată prin expresia

Semiconductorul pp> np de tip p. și conductivitatea semiconductorului

La temperaturi ridicate, concentrația de electroni și găuri crește ZNA-considerabil în detrimentul ruperea legăturilor covalente, și în ciuda scăderii mobilității acestora, conductivitatea electrică a semiconductorului Uwe-li-Chiva exponențial.

Curentul electric în semiconductori pot fi cauzate nu numai de un câmp electric extern, dar, de asemenea, o distribuție inegală a volumului de cristal purtatori de sarcin-niem. În acest caz, transportatorii, co-stage prin mișcare termică aleatoare, se deplasează din zona gaturi durere concentrarea lor într-o regiune de concentrație mai mică.

Atunci când o difuzie unidimensională a transportatorilor în direcția axei X Diffie-Zeon curent este direct proporțională cu schimbarea concentrației purtătoare, caracterizat printr-un gradient de concentrație. De exemplu, pentru găuri grad
p = dp / dx și densitatea curentului de difuzie, A / cm 2,

în cazul în care Dp - coeficientul de difuzie. Acesta determină numărul de găuri, diferentiale di-fe 1-al cu prin 1cm 2 de suprafață a unui conductor cu dp / dx = 1. Coeficientul de difuzie Coeficientul purtător este legat de relația mobilitate-Einstein Niemi:

unde φT - potențial de temperatură.

Deoarece mobilitatea electronilor decât mobilitatea gaura,
Dn >> Dp.

Curentul de difuzie este considerat pozitiv dacă mișcarea găurilor coincide cu direcția axei x selectată. Difuzia are loc întotdeauna în direcția scăderii concentrației, astfel încât formula de curent semnul minus densitate introdusă prin difuzie, astfel încât atunci când dp / dx<0 ток jдиф р> 0.

Fluxul de difuzie a electronilor, de asemenea, se deplasează spre a reduce depozitele de concentrația sa. Cu toate acestea, în conformitate cu direcția nick-convențională a curentului electrotehnică electric, la bord mișcare de electroni opus, difuzie jdifn curent considerate în bord, în direcția creșterii concentrației de electroni, așa

Astfel, atunci când o concentrare neuniformă a mobile uzură Leu rezultat difuzie densitatea curentului

Semiconductorul poate avea loc și un câmp electric și grindină-cients concentrație purtătoare. Apoi semiconductoare curent conține ambele componente derivă și de difuzie:

Dacă din cauza unor forțe externe într-o parte dintr-un semi-conductor, este creat concentrația purtătoare în exces, și apoi impact extern, a încetat, purtătorii în exces va recombinare-ment și propaga prin difuziune în alte părți ale semi-nick. Concentrarea excesivă începe să scadă în funcție exponențială pentru-graifere. Perioada în care o concentrație în exces este redus de 2,7 ori, numit durata de viață a transportatorilor neechilibru. Această cantitate caracterizează variația concentrației în exces VRE-Meni.

Recombinarea purtătorilor de neechilibru are loc în semi-supraconductor și pe suprafața acestuia și puternic depinde de impurități și starea suprafeței. Valorile germaniului și siliciu în diferite cazuri pot fi dintr-o fracțiune de microsecundă la sute de microsecunde sau mai mult.

La distribuirea difuzia purtătorilor de neechilibru, electroni de-exemplu, un semiconductor de-a lungul concentrarea lor datorită recombinării asemenea scade exponențial cu distanța de-a lungul de-miza. O Ln distanta. în care concentrațiile în exces ale purtătorilor de neechilibru este redus de 2,7 ori, denumite lungimea de difuzie.
maniera Ta-Kim, scăderea excesivă a concentrației are loc în timp și spațiu, și de aceea mărimea și Ln sunt conectate între ele prin următoarea relație:

1. Ce este permis și interzis zona?

2. Care este nivelul Fermi?

3. Care este semiconductor intrinsec?

4. Care este difuzarea și derivei a transportatorilor?

5. Care este mobilitatea purtătorilor de sarcină?

6. Deoarece impuritățile afectează caracteristicile semiconductoare?

7. Care sunt semiconductorii de electroni și gaura?

8. Care este energia Fermi în semiconductori dopați?

9. Cum explicați dependența de temperatură a concentrației purtătorilor de sarcină în semiconductori?

10. Factori fizici Ce explică dependența de temperatură de mobilitate dence purtătoare?

Mesaj de navigare