17.Процессы переноса носителей заряда.

В отсутствие внешнего электрического поля подвижные носители заряда (электроны и дырки) пребывают в состоянии хаотического перемещения по кристаллу за счет получения энергии от ионов кристаллической решетки. Тепловое движение носителей характеризуется средней длиной свободного пробега между столкновениями с ионами и средней скоростью. Причем средняя скорость направленного движения равна нулю. При приложении электрического поля Е к полупроводнику на носители начинает действовать сила, направление которой определяется направлением поля. В результате на хаотическое движение носителей накладывается направленное движение, называемое дрейфом.

18.Неравновесные носители заряда.

Неравновесное состояние полупроводника возникает под влиянием каких-либо внешних воздействий, в результате которых концентрация носителей заряда в полупроводнике может измениться. Такими внешними воздействиями могут быть облучение светом, ионизирующее облучение, воздействие сильного электрического поля и ряд других. В результате подобных воздействий в полупроводнике помимо равновесных носителей заряда, образующихся вследствие ионизации примесных атомов и тепловой генерации, появляются дополнительные носители заряда, которые называют неравновесными, или избыточными. Введение дополнительных носителей заряда называют инжекцией, а выведение – экстракцией.

19.Электропроводность в сильных электрических полях.

Движение электрона во внешнем электрическом поле можно показать на картине зон. По горизонтальной оси отложим координату x электрона, а по вертикали – значение энергии электрона E при движении его в периодическом поле частиц кристалла. Энергетические уровни изобразим горизонтальными линиями. Электростатическая ионизация (эффект Зенера) наблюдается в сильных электрических полях с E ~ 106-107 В/м за счет туннельного перехода электрона из валентной зоны в зону проводимости. При повышении напряженности приложенного электрического поля до 106-107 В/м начинаются процессы ударной и электрической ионизации атомов, что также сопровождается увеличением концентрации свободных носителей. При ударной (лавинной) ионизации электрон, движущийся в сильном поле, накапливает кинетическую энергию, достаточную для ионизации атомов вещества. Образовавшийся при этом освобожденный электрон также ускоряется полем и вызывает ионизацию другого атома. Процесс столкновения электрона носит неупругий характер, что проявляется в изменении энергии электрона при столкновении. Многократное повторение столкновений с рождением новых свободных электронов приобретает лавинный характер. Ударная ионизация наиболее характерна для примесных полупроводников, когда энергия, необходимая для перехода электрона с примесного уровня в зону проводимости, невелика.

20.Многодолинные полупроводники.К эффектам сильного поля, обусловленным изменением подвижности но-сителей заряда, относится также эффект Ганна, открытый в 1963 г. Сущность его заключается в появлении высокочастотных колебаний электрического тока при воздействии на полупроводник постоянного электрического поля высокой напряжённости. МНОГОДОЛИННЫЕ ПОЛУПРОВОДНИКИ - полупроводники с гл. экстремумом энергетич.зоны (дном зоны проводимостии ли вершиной валентной зоны   , расположенным в точке импульсного пространства с( см. Зонная теория). В этом случае существует не один, а неск. эквивалентных экстремумов, причём изоэнергетич. поверхности, построенные вблизи них,- эллипсоиды, переходящие друг в друга при преобразованиях симметрии Бриллюэна зоны. Окрестности эквивалентных экстремумов с эллипсоидальными изоэнергетич. поверхностями получили назв. д ОПH н. Энергетич. спектр такого полупроводника наз. многодолинным. Эллипсоидам соответствует анизотропный закон дисперсии носителей заряда   , записанный в осях эллипсоида: