擴散電流
擴散電流在半導體中因載子(電洞或自由電子)擴散作用引起的電流。 半導體中的擴散電流可以與由於電場形成的漂移電流同向或者逆向。在一個平衡狀態的PN接面中,空乏層的順向擴散電流和逆向擴散電流平衡,因而淨電流為零。可以用漂移–擴散方程來統一描述擴散電流和漂移電流。[1]
摻雜材料的擴散常數可以通過Haynes–Shockley experiment確定。
介紹
編輯擴散電流與漂移電流
編輯下面是這兩種電流的對比:
擴散電流 漂移電流 在半導體上沒有外加電場的時候也存在擴散電流。 漂移電流取決於加在PN接面二極體上的電場。 對於電洞和自由電子產生的電流,分別由常數 Dp 和 Dn,以及 +q 和 −q 決定, 但與電容率無關。 取決於電容率。 擴散電流的方向取決於載子濃度的變化,而不是載子濃度本身。 漂移電流的方向取決於外加電場的極性。
載子運動
編輯擴散電流存在無需在半導體上外加電場。這是因為擴散作用是由載子濃度的變化,而不是載子濃度本身所引起的。載子(電洞和自由電子)從高濃度的地方運動到低濃度的地方,這種擴散運動產生了電流,叫做擴散電流。漂移電流和擴散電流構成了半導體中的總電流。載子濃度的變化形成梯度。由於這個梯度,半導體內產生了電場。
舉例
編輯當半導體中的載子分布處於非平衡態時,擴散就會發生。比如半導體兩端有電勢差的時候,或者半導體一部分有光照產生了載子,造成局部載子濃度增加。如右圖所示,當半導體中間有光照時,中間部分有較高載子濃度,並向兩邊擴散。
參考資料
編輯- ^ McGraw Hill Encyclopaedia of Physics (2nd Edition), C.B. Parker, 1994, ISBN 0-07-051400-3