Види струмів у напівпровідниках

У напівпровідниках розрізняють дрейфовий та дифузійний струми.

Причиною дрейфового струму є дія на НП електричного поля. Внаслідок зіткнення носіїв, що рухаються під дією електричного поля, з атомами ґратки їх рух має уривчастий характер. Цей рух характеризується рухомістю :

, (1.7)

де - середня швидкість носія;

Е - напруженість електричного поля.

Як правило, рухомість у електронів вища, ніж у дірок ( ). Ця величина залежить від температури (з підвищенням температури рухомість зменшується внаслідок того, що зростає хаотичність руху носіїв, як це показано на рисунку 1.7), а також від концентрації домішок.

Рисунок 1.7 – Залежність рухомостей електронів та дірок від температури

Як правило, у розрахунках беруть такі значення рухомостей носіїв при :

- для германію см /В·с, см /В·с;

- для кремнію см /В·с, см /В·с.

Густина електричного струму у НП

, (1.8)

де Кл – заряд електрона;

- концентрація електронів;

- середня швидкість електронів.

Густина діркового струму за аналогією

. (1.8¢)

Загальна густина струму через НП під дією електричного поля

. (1.9)

Враховуючи вираз (1.7), одержуємо

– (1.10)

закон Ома у диференціальній формі.

–

загальна питома провідність напівпровідника.

У донорному НП , отже, загальна питома провідність цілком визначена електронною провідністю

В акцепторному НП , і, отже,

Незважаючи на те, що з підвищенням температури рухомість носіїв зменшується, зростання концентрації вільних носіїв унаслідок розриву ковалентних зв’язків відбувається швидше, і це приводить до зростання електропровідності НП.

Причиною дифузійного струму у НП є нерівномірний розподіл концентрації носіїв уздовж кристала. Якщо і , тобто концентрації носіїв є функціями координати х, то носії рухатимуться з області, де концентрація носіїв вища, до області, де концентрація їх нижча.