Студопедия
Случайная страница | ТОМ-1 | ТОМ-2 | ТОМ-3
АрхитектураБиологияГеографияДругоеИностранные языки
ИнформатикаИсторияКультураЛитератураМатематика
МедицинаМеханикаОбразованиеОхрана трудаПедагогика
ПолитикаПравоПрограммированиеПсихологияРелигия
СоциологияСпортСтроительствоФизикаФилософия
ФинансыХимияЭкологияЭкономикаЭлектроника

Диффузия носителей заряда

Собственные полупроводники. Концентрация носителей заряда в полупроводниках. | О чистоте п/п материалов | Примесные полупроводники | Температурная зависимость концентрации носителей п/п. |


Читайте также:
  1. Аргументы в зависимости от их знаковых носителей - образные аргументы (размытость аргументов)
  2. Вместе возникновением носителей заряда происходит процесс рекомбинации. Динамическое равновесие приводит к установлению равновесной концентрации носителей.
  3. Время жизни неравновесных носителей заряда
  4. Диффузия жидкостей и газов
  5. Диффузия инноваций
  6. Закон сохранения электрического заряда. Проводники, диэлектрики, полупроводники.

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 диффузии2/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

 

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

mybiblioteka.su - 2015-2024 год. (0.01 сек.)