• 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].

Зависимости электропроводности от температуры

При этом в области комнатных температур, при которых обычно работает полупроводниковый прибор, влияние...

читать далее

Стабилизатор переменного напряжения

Одна из возможных схем стабилизатора переменного напряжения на кремниевых стабилитронах приведена...

читать далее

Фотопреобразовательный режим работы фотодиода

Во этом случае фотодиод подобен действию фоторезистора. В этом (фотодиодном) режиме диод включается с помощью внешнего...

читать далее