tailieunhanh - Vật lí điện tử và bán dẫn - Chương 5

Hiện tượng vận chuyển hạt mang điện TỔNG QUAN Trong chương trước, chúng ta đã xét bán dẫn ở trạng thái cân bằng và xác định mật độ electron và lỗ trống trong vùng dẫn và vùng hóa trị. Hiểu biết về mật độ những hạt mang điện này giúp chúng ta hiểu biết về tính chất điện của vật liệu bán dẫn. Dòng chảy tổng cộng của electron và lỗ trống trong bán dẫn sẽ tạo ra dòng điện. Quá trình làm những hạt mang điện này di chuyển được gọi là sự vận chuyển. Trong chương này,. | CHƯƠNG V Hiện tượng vận chuyển hạt mang điện TỔNG QUAN Trong chương trước chúng ta đã xét bán dẫn ở trạng thái cân bằng và xác định mật độ electron và lỗ trống trong vùng dẫn và vùng hóa trị. Hiểu biết về mật độ những hạt mang điện này giúp chúng ta hi ểu biết về tính chất điện của vật liệu bán dẫn. Dòng chảy tổng cộng của electron và lỗ trống trong bán dẫn sẽ tạo ra dòng điện. Quá trình làm những hạt mang điện này di chuyển được gọi là sự vận chuyển. Trong chương này chúng ta sẽ xem xét 2 cơ chế vận chuyển cơ bản trong tinh thể bán dẫn sự trội dạt-sự di chuyển của những hạt mang điện bởi trường điện và sự khuếch tán-sự di chuyển của hạt mang điện bởi gradient mật độ. Nhân tiện chúng ta sẽ đề cập đến vấn đề gradient nhiệt độ trong bán dẫn cũng có thể dẫn đến sự di chuyển của những hạt tải điện. Tuy nhiên khi kích thướt thiết bị bán dẫn ngày càng trở nên nhỏ hơn hiệu ứng này thường được bỏ qua. Hiện tượng vận chuyển hạt tải điện là cơ sở cho việc xác định đặc tuyến Vôn-Ampe của thiết bị bán dẫn. Trong toàn chương này chúng ta sẽ giả sử rằng mặc dù sẽ có dòng electron và lỗ trống chuyển động do quá trình vận chuyển nhưng về thực chất sự cân b ằng nhiệt sẽ không bị ảnh hưởng. Quá trình không cân b ằng sẽ được xem xét trong chương tiếp theo. SỰ TRÔI DẠT CỦA HẠT TẢI ĐIỆN Khi điện trường đặt vào bán dẫn sẽ tạo ra lực tác động lên electron và lỗ trống làm cho chúng chuyển động có gia tốc miễn là có sẵn những trạng thái năng lượng trong vùng dẫn và vùng hóa trị. Sự di chuyển của điện tích bởi một trường điện được gọi là sự trôi dạt. Sự trôi dạt của những điện tích làm phát sinh dòng trôi dạt. Mật độ dòng trôi dạt Nếu chúng ta có các điện tích dương mật độ p di chuyển với vận tốc trôi dạt trung bình là ud thì mật độ dòng trôi dạt là J troi _ dat ini d 5-l ở đây đơn vị của Jtroi dat là C cm2-s hoặc amps cm2. Nếu mật độ điện tích khối gây ra bởi các lỗ trống mang điện dương thì Jpt _ dat ep Ndp 5-2 ở đây Jp troi_dat là mật độ dòng điện trôi dạt gây ra bởi các lỗ .