Kinetikája töltéshordozók
Félvezetők és áramok
(Diffúzió és sodródás áramlatok és átmenetek a félvezetők)
A külső erő hiányában, mint például az elektromos mező, a szabad töltéshordozók félvezetők, mint a fémek mozgó véletlenszerűen, mint a gáz molekulák. Átlagos sebesség termikus kaotikus mozgás határozza meg a kifejezés
ahol k a Boltzmann állandó, T az abszolút hőmérséklet, m - az elektron tömege.
Mozgás közben elektronok ütköznek a következők miatt:
periodicitása az esetleges megsértése a belső elektromos mező az atomok és ionok hatására termikus rácsos rezgés úgynevezett fonon;
kristályrács hibák és szennyezéseket a kristály;
kölcsönhatás más hordozóanyagok.
Az átlagos aktuális hordozót bármilyen kívánt irányban nulla. szabad úthossza hordozók idő ts nagyon kicsi, és eléri a 10 -12 s. hordozó átlagos szabad úthossz zaryadalp ravnalp = VM · ts = 10 5 × 10 -12 = 10 -7 m = 0,1 m. Ez körülbelül 200 atomi távolságokkal.
A külső erők hatására a félvezetők is előfordulhat irányított mozgását a díjak által létrehozott elektromos áram, jellegétől függően az izgalmas erő a félvezetők van sodródás és terjesztését töltés mozgás.
3.1. Mobilitás. A drift töltéshordozók
Ha egy félvezető létrehozott elektromos mező nagysága E mellett szerepel a véletlenszerű mozgás irányát hordozók, nazyvaemoedreyfom A sebesség sodródás VDR. - olyan sebességgel mentén irányul elektromos mező vektort átlagoljuk az összes azonos jele töltéshordozók (elektronok, illetve lyukak).
Becslése szerint az átlagos sodródási sebessége lehet képlet alapján VDR = ATP. gdea - gyorsulás által szerzett az elektronok közötti ütközések. Átlagsebessége az elektron lehet kiszámítani Newton második törvénye
ahol qE = F - ható erő az elektron által a területen.
Behelyettesítve ezt a kifejezést a képlet az driftsebesség, megkapjuk
Az (3.1), az értéket
Mivel a driftsebesség VDR = μE. értéke a mobilitás lehet kiszámítani a következő képlettel
Más szóval, a mobilitás a töltéshordozók - a driftsebesség által megszerzett szabad hordozók a villamos térerősség E = 1 V / m.
A becsült mobilitása μ az elektron a kristályrácsban az (3.1) az alábbi érték:
Mivel félvezetők kétféle hordozók különböző effektív tömegek, a különbséget n elektron mobilitás és a mobilitás dyrokp. Szerint a különböző forrásokból az elektrondonor mobilitási szilícium (0,14 0,19). M 2 / (Vs), és a gallium-arzenid - (. 0,93 1,1) m 2 / (Vs). A mobilitása lyukak sokkal kisebb és egyenlő (0,04. 0,05) m2 / (Vs) a szilícium és germánium, és 0,045 m 2 / (Vs) a gallium-arzenid, ami azzal magyarázható, kevesebb időt szabad úthossza lyukak ezek félvezető anyagok.