Явление переноса в сильных электрических полях.

Все выводы относительно подвижности и электропроводности, сделанные выше, основывались на двух предположениях:

- направленная добавка к скорости мала по сравнению с тепловой скоростью.Поэтому результирующая скорость движения электрона равна скорости теплового движения.

- концентрация НЗ не зависит от поля и остаётся равновесной, определяемой статистикой Максвелла-Больцмана или Ферми-Дирака.

В действительности оба этих условия соблюдаются в полупроводниках до определенных для каждого материала температуры и критических полей.

Критерий слабых электрических полей имеет вид:

т.е. энергия, приобретаемая электроном на длине свободного пробега должна быть много

меньше тепловой.

При Т=300К полагая также t=10^-13 следует

При e>e_кр в первую очередь наблюдается нарушение линейной зависимости тока от напряжения, т.е. закон Ома:

и

Это будет иметь место когда либо m либо n начнут зависеть от поля.

Следует иметь в виду, что критические поля в неоднородных п/п-ах могут проявляться при очень малых разностях потенциала. Так, например, на р-n-переходе падет всё напряжение (т.к. его сопротивление много больше толщи п/п-ка). Толщина р-n-перехода. При и разности потенциалов 1В поле достигает значения:

В зависимости от доминирующего механизма рассеяния носителей заряда в п/п m при увеличении напряжённости электрического поля может либо увеличиваться, либо уменьшаться.

Действительно, скорость, приобретаемая электроном на длине свободного пробега, возрастает. Из закона сохранения энергии следует, что

Учитывая это, можно заключить, что при рассеянии на тепловых колебаниях решётки, когда т.е. подвижность уменьшается с ростом поля.

При рассеянии на ионизированных примесях

т.е. увеличивается с ростом напряжённости поля.

Однако изменение подвижности НЗ, как показывают опыты, незначительное.

Более существенное влияние оказывает электрическое поле на концентрацию НЗ. Причинами этого могут быть:

· электростатическая ионизация;

· термоэлектронная ионизация;

· ударная ионизация.

Рассмотрим каждое из этих явлений в отдельности

Дата добавления: 2015-10-31