• Главная
  • rss-лента сайта solo-project.com


Электропроводность собственного полупроводника

При отсутствии внешнего электрического поля никаких токов в полупроводнике нет, и он остается электронейтральным, так как все направления теплового движения носителей зарядов равновероятны [8]. Напротив, под действием приложенного электрического поля хаотическое тепловое движение электронов и дырок приобретает упорядоченное взаимнопротивоположное направление вдоль поля. Возникает общий, так называемый, дрейфовый ток (ток проводимости), плотность j которого равна сумме электронной jn и дырочной jp составляющих

j = jn + jp (9)

Перемещение подвижных носителей под действием приложенного внешнего напряжения сопровождается многочисленными столкновениями их с атомами кристаллической решетки. В промежутках между столкновениями электроны приобретают энергию от электрического поля, а при столкновении ее теряют. В результате электрон движется с некоторой средней скоростью vn , пропорциональной напряженности электрического поля Е:

(10)

где - подвижность электрона (аналогично - подвижность дырки), равная средней скорости, приобретаемой носителем заряда в электрическом поле с единичной напряженностью Е [8,10]. Для германия , , а для кремния , .
Аналогично для дырок:

(11)

В соответствии с [2,8,9] плотность тока j равна общему заряду q электронов в единице объема с концентрацией n, проходящему через единичное сечение проводника. Поэтому с учетом (10) и (11) имеем для электронной jn и дырочной jp составляющих плотности:

(12)
(13)

Кроме того, в соответствии с законом Ома плотность тока определяется

(14)

где и – соответственно удельные электропроводность и сопротивление.

Из выражений (9), (12), (13) и (14) следует, что общая плотность дрейфового тока и удельная электропроводность определяются как

(15)
(16)

Для собственного полупроводника n=p=ni и тогда

(17)
(18)

Подставляя в (18) ni из уравнения (6), получаем окончательное выражение для собственной электропроводности полупроводника

(19)
где .

Соответственно для удельного сопротивления имеем:

(20)
где .

Таким образом, электропроводность собственного полупроводника зависит от концентрации носителей зарядов, их подвижности и температуры. Чем выше температура, тем удельная электропроводность выше, причем, эта зависимость носит экспоненциальный характер [11].

Уровень Ферми при прямом смещении оказывается разным в n- и p- областях, поэтому и осуществляется направленное перемещение...

читать далее

Туннельные диоды

Туннельный и обращенный диоды относятся к группе полупроводниковых диодов с чрезвычайно сильным легированием полупроводника...

читать далее

Оптроны

Оптроны

13.11.11

К достоинствам оптронов относятся высокая помехоустойчивость от электрических и магнитных воздействий вследствие электрической...

читать далее


9983508.ru