Токи в полупроводнике

Токи в полупроводнике могут быть обусловлены двумя механизмами:

1) электрическим полем;

2)наличием градиента концентрации подвижных носителей заряда.

Наличие электрического поля Е, или градиента потенциала вдоль координаты x: Е= - dj/dx вызывает движение электронов и дырок, т.е. дрейфовый ток. Дырки движутся в направлении вектора Е, т.е. в направлении уменьшения потенциала, а электроны - навстречу.

Плотность дырочного дрейфового тока j_р.др=qpm_pE (A/см²), а электронного – j_n.др=qnm_nE, где

q - заряд частицы (электрона - отрицательный, дырки - положительный),

p,n - концентрация носителей заряда,

m_p m_n - подвижность носителей.

Суммарный дрейфовый ток

j_др=j_р.др+j_n._др=(qpm_p+qnm_n)E.

Это выражение - закон Ома в дифференциальной форме:

j=sE,

где s=(qpm_p+qnm_n)- удельная проводимость полупроводника.

Наличие неравномерной концентрации подвижных частиц вдоль координаты x, т.е. градиента или , вызывает диффузию этих носителей навстречу вектору градиента. Плотности диффузионных токов дырок и электронов

j_диф= – qD_p; j_n.диф= qD_n

Суммарный диффузионный ток

j_диф=j_p.диф+j_n.диф= -qD_p+ qD_n

Для определения плотности полного тока в полупроводнике j=j_др+j_дифнеобходимо знать напряженность поля Е, и распределение концентрации электронов и дырок n(x), p(x).