Полезное:
Как сделать разговор полезным и приятным
Как сделать объемную звезду своими руками
Как сделать то, что делать не хочется?
Как сделать погремушку
Как сделать так чтобы женщины сами знакомились с вами
Как сделать идею коммерческой
Как сделать хорошую растяжку ног?
Как сделать наш разум здоровым?
Как сделать, чтобы люди обманывали меньше
Вопрос 4. Как сделать так, чтобы вас уважали и ценили?
Как сделать лучше себе и другим людям
Как сделать свидание интересным?
Категории:
АрхитектураАстрономияБиологияГеографияГеологияИнформатикаИскусствоИсторияКулинарияКультураМаркетингМатематикаМедицинаМенеджментОхрана трудаПравоПроизводствоПсихологияРелигияСоциологияСпортТехникаФизикаФилософияХимияЭкологияЭкономикаЭлектроника
|
Диффузия носителей заряда ⇐ ПредыдущаяСтр 5 из 5 Если по какой-то причине концентрация n носителей заряда в полупроводнике неоднородна, то возникает градиент концентрации носителей: , м-4, где - векторный оператор (набла); i, j, k – единичные векторы вдоль направлений осей x, y, z декартовой системы координат. Наличие градиента концентрации приводит к диффузии - движению носителей заряда из области с большей концентрацией в область с меньшей концентрацией, приводящее к выравниванию концентрации носителей заряда по полупроводнику. Диффузия не связана с электрическим зарядом свободных носителей. Она наблюдается и для нейтральных частиц, например, молекул газа или атомов в твердых телах при нагреве их до достаточно высокой температуры. В одномерном случае плотность потока частиц при диффузии выражается первым законом Фика: , м-2с-1, (3.20) где D, м2/c – коэффициент диффузии частицы; знак «минус» указывает на то, что частицы движутся из области с большей концентрацией в область с меньшей концентрацией. В случае, если диффундирующие частицы заряжены, то возникает диффузионный электрический ток. Диффузионный ток электронов , А/м2, (3.21а) где Dn – коэффициент диффузии электронов. Диффузионный ток дырок , А/м2, (3.22а) где Dp – коэффициент диффузии дырок с концентраций p. Диффузионный ток электронов совпадает с направлением вектора градиента концентрации электронов, а диффузионный ток дырок противоположен направлению вектора градиента концентрации дырок (рис. 3.11). Между коэффициентами диффузии и подвижностями носителей заряда существует взаимосвязь, выражаемая соотношениями Эйнштейна. Коэффициент диффузии D связан с подвижностью носителей заряда m соотношением Эйнштейна. Для электронов , м2/сек (3.23а) где k - постоянная Больцмана, Дж/К; Т – температура, К; q - заряд электрона, Кл; φт = kT / q – тепловой потенциал, В; μ n – подвижность электронов, м2/В·c. Соотношение Эйнштейна для дырок: , м2/сек (3.23б) где q - заряд дырки, Кл; μ p – подвижность дырок, м2/В·c. Представляет интерес расчет средней длины пробега неравновесных носителей заряда в течение их времени жизни. Длина пробега характеризуется так называемой диффузионной длиной носителей. Диффузионная длина L - это среднее расстояние, на которое носители заряда перемещаются за время жизни t. Значение L рассчитывается по формуле , м, (3.24) где D - коэффициент диффузии носителей заряда, м2/сек. Типичные значения диффузионной длины носителей заряда в полупроводниках составляют (0,2...3)×10-6 м=(0,2...3) мкм. Чем меньше примесей и дефектов в полупроводнике, т. е. чем чище полупроводник, тем больше время жизни t, и, соответственно, больше диффузионная длина L неравновесных носителей заряда. Зависимость подвижности и коэффициента диффузии от типа носителей заряда и материала полупроводника. Из соотношений Эйнштейна (3.23) следует пропорциональная связь между коэффициентом диффузии носителей заряда и их подвижностью. Величина подвижности, и, следовательно, коэффициента диффузии зависят от материала полупроводника, в частности, от ширины его запрещенной зоны. В таблице 3.1 приведены значения коэффициентов диффузии и подвижностей для основных полупроводников.
Таким образом, в полупроводниках подвижность электронов, как правило, выше, чем подвижность дырок, а наиболее высокая подвижность электронов наблюдается в сложных полупроводниковых соединениях типа А3B3. Следует отметить, что диффузия носителей заряда происходит также при наличии в полупроводнике градиента температуры. В этом случае носители заряда, находящиеся в области с более высокой температурой будут иметь более высокую энергию. Поэтому возникает диффузия носителей заряда из нагретой области в холодную.
|