Явление диффузии.

 

Если концентрация носителей заряда в полупроводнике окажется пространственно неоднородной (например за счет локальной термогенерации или фотогенерации электронно-дырочных пар), то при этом возникают диффузионные токи носителей между областями с неодинаковыми концентрациями (этот процесс аналогичен диффузии молекул газа в замкнутом сосуде при наличии градиента давления).

Плотность диффузионных токов должна быть пропорциональна градиенту концентрации носителей заряда.

Градиент концентрации характеризует степень неравномерности плотности носителей заряда по длине (для одномерного случая – dn/dx – градиент электронов, dp/dx – градиент дырок).

Движение носителей заряда под действием градиента концентрации называется диффузией носителей.

Тип носителей n:

 

Тип носителей p:

 

Плотность диффузионного тока электронов – jnдиф

Плотность диффузионного тока дырок – jpдиф

,

где - коэффициент диффузии дырок.

Отрицательный знак в последнем равенстве обусловлен тем, что вектор плотности диффузионного тока дырок направлен в сторону, противоположную градиенту их концентрации.

Результирующая плотность диффузионного тока в полупроводнике будет:

Между , а также и существует взаимосвязь:

- Соотношения Эйнштейна

,

где - температурный потенциал.