Зависимость положения уровня Ферми от температуры для Ge n- и p-типов
Уравнение электронейтральности
Для собственного полупроводника:
q n q p 0
n p
Если в полупроводнике присутствуют как донорная, так и акцепторная примесь
q n q Na |
q p q Nd 0 |
|
n Na |
p Nd |
|
Проводимость полупроводников
Электронная проводимость
Средняя тепловая скорость движения электронов будет определяться классическим соотношением:
2
mn* vT 3 kT
2 2
vT ~107 см/с – средняя тепловая скорость электронов, k – постоянная Больцмана
Электроны взаимодействуют с дефектами кристаллической решетки, между собой и ядрами, изменяя (рассеивая) свою кинетическую энергию.
Усредненное значение участков пути, пройденное электроном между актами рассеяния, называются средней длиной свободного пробега. Время между двумя актами взаимодействия – временем свободного пробега: l св vT
При воздействии электрического поля Ē на полупроводник средняя скорость движения носителей заряда становится не равной нулю ( v) 0в направлении, определяемом направлением напряженности электрического поля, она называется дрейфовой скоростью. Движение носителей заряда под воздействием электрического поля называется дрейфом
Смещение энергетических зон под действием электрического поля
• А) Без смещения |
Б) Приложено |
|
внешнее напряжение |
Расчет скорости свободного электрона
Схема движения свободного электрона
а – при отсутствии внешнего поля б – при наличии внешнего поля Е
Коэффициент пропорциональности между дрейфовой скоростью и напряженностью электрического поля называют подвижностью носителей заряда и обозначают μ [см2/В с ]
n vдр q
E mn*
.
Предположим, что ток через образец создается электронами, концентрация которых n и средняя дрейфовая скорость vдр