Читайте также:
|
|
Поведение свободных электронов и дырок в полупроводнике напоминает поведение молекул газа. Эту аналогию можно распространить на явления происходящие в результате неравномерной концентрации носителей заряда в объеме п/п.
диффузия — движение носителей заряда из-за неравномерности концентрации, выравнивание концентрации носителей по объему проводника.
Рис, 4.1 Диффузия неравновесных носителей
Воздействуем на п/п импульсом внешнего излучения (рис. 4.1)
Изменение концентрации неравновесных носителей заряда после окончания импульса – на графике рис. 4.1.
Теоретической основой диффузии является закон Фика:
Пm = - Dm grad m (4.1)
где m – концентрация свободных носителей.
В одномерном случае (по координате Х)
Пm = - Dm (dm/dx) (4.2)
Закон Фика: плотность потока свободных носителей (1/см2*с) пропорциональна градиенту их концентрации, взятому с обратным знаком (т.к. диффузионный ток направлен в сторону уменьшения концентрации)
Козффициент пропорциональности Dm называется коэффициентом диффузии (м2/с), равный абсолютному значению отношения плотности потока частиц к градиенту их концентрации.
Пример: Dn Ge=0.01 м2/с, Dn GaAs=0.025 м2/с Dn Si=0.0033 м2/с
Плотность диффузионного тока (j = I/S)
Jn дифф = qDn grad n; Jp дифф =qDp grad p (4.3)
где n, p – концентрации неравновесных носителей в п/п.
Одновременно с процессом диффузии неравновесных носителей происходит процесс их рекомбинации. Поэтому избыточная концентрация уменьшается в направлении от места источника этой избыточной концентрации носителей.
Расстояние, на котором при одномерной диффузии в полупроводнике без электрического поля в нем, избыточная концентрация носителей заряда уменьшается вследствие рекомбинации в е = 2,718... раза, называют диффузионной линой (L).
Иначе говоря, это расстояние, на которое носитель диффундирует за время жизни.
Диффузионная длина связана с временем жизни носителей соотношениями
Ln = (Dn tn)0,5 Lp = (Dp tp)0,5 (4.4)
Пример: среднее время жизни до рекомбинации tn=10-7- 10-9c
L= (10-9c*0.01 м2/с)0,5=3 10-6м
Не следует путать диффузионную длину с длиной свободного пробега lср носителей заряда.
Пример: VT =105м/с, tср =10-11-10-12с, lср =10-6-10-7м
Параметры дрейфового и диффузионного движения связаны соотношением Эйнштейна
Dn = (kT/q)mn = fT mn Dp =(kT/q)mP = fT mP (4.5)
где fT имеет размерность потенциала (В) и называется температурным потенциалом, при Т=300К.
fT = 0.026В (26 мВ)
Дата добавления: 2015-07-25; просмотров: 87 | Нарушение авторских прав
<== предыдущая страница | | | следующая страница ==> |
Скорость дрейфа | | | Ударная ионизация |