9. ДИФФУЗИЯ НОСИТЕЛЕЙ ЗАРЯДА В ПОЛУПРОВОДНИКАХ

В полупроводниках, помимо тока проводимости, может быть еще диффузионный ток, причиной возникновения которого является не разность потенциалов, а разность концентраций носителей. Выясним сущность этого тока.

Если концентрация носителей заряда распределена равномерно по полупроводнику, то она является равновесной. Под влиянием каких-либо внешних воздействий в разных частях полупроводника концентрация может стать неодинаковой, т. е. неравновесной. Например, если часть полупроводника подвергнуть действию излучения, то в ней усилится процесс генерации пар носителей и возникнет дополнительная концентрация носителей, называемая избыточной.

Так как носители имеют собственную кинетическую энергию, то они всегда стремятся переходить из мест с более высокой концентрацией в места с меньшей концентрацией,т. е. стремятся к выравниванию концентрации.

Явление диффузии наблюдается для многих частиц вещества, а не только для подвижных носителей заряда. Всегда причиной диффузии является неодинаковость концентрации частиц, а сама диффузия совершается за счет собственной энергии теплового движения частиц.

Диффузное движение подвижных носителей заряда (электронов и дырок) представляет собой диффузный ток /. Этот ток так же, как ток проводимости, может быть электронным или дырочным. Плотности этих токов определяются следующими формулами: i = eDn ?n /?x и ip=- eDp?p /?x, где величины ?n/?x и ?с/?x являются так называемыми градиентами концентрации, а Dnи Dp- коэффициенты диффузии. Градиент концентрации характеризует, насколько резко меняется концентрация вдоль расстояния х, т. е. каково изменение концентрации nили pна единицу длины. Если разности концентрации нет, то ?n=0 или ?p =0 и никакого тока диффузии не возникает. А чем больше изменение концентрации ?n или ?p на данном расстоянии ?x, тем больше ток диффузии.

Коэффициент диффузии характеризует интенсивность процесса диффузии. Он пропорционален подвижности носителей, различен для разных веществ и зависит от температуры. Коэффициент диффузии для электронов всегда больше, чем для дырок.

Знак "минус" в правой части формулы для плотности дырочного диффузионного тока поставлен потому, что дырочный ток направлен в сторону уменьшения концентрации дырок.

Если за счет какого-то внешнего воздействия в некоторой части полупроводника создана избыточная концентрация носителей, а затем внешнее воздействие прекратилось, то избыточные носители будут рекомбинировать и распространяться путем диффузии в другие части полупроводника.

Величина, характеризующая процесс убывания избыточной концентрации во времени, называется временем жизни неравновесных носителей.

Рекомбинация неравновесных носителей происходит в объеме полупроводника и на его поверхности и сильно зависит от примесей, а также от состояния поверхности.

При диффузном распространении неравновесных носителей, например электронов, вдоль полупроводника концентрация их вследствие рекомбинации также убывает с расстоянием.

Автор: Косарева О.А.

<< Назад: Примесная электропроводность

>> Вперед: Электронно-дырочный переход при отсутствии внешнего напряжения

Рекомендуем интересные статьи раздела Конспекты лекций, шпаргалки:

▪ Нормальная анатомия человека. Шпаргалка

▪ Римское право. Конспект лекций

▪ Гражданское право. Часть II. Шпаргалка

Смотрите другие статьи раздела Конспекты лекций, шпаргалки.

Читайте и пишите полезные комментарии к этой статье.

<< Назад

Последние новости науки и техники, новинки электроники:

Лабораторная модель прогнозирования землетрясений 30.11.2025

Предсказание землетрясений остается одной из самых сложных задач геофизики. Несмотря на развитие сейсмологии, ученые все еще не могут точно определить момент начала разрушительного движения разломов. Недавние эксперименты американских исследователей открывают новые горизонты: впервые удалось наблюдать микроскопические изменения в контактной зоне разломов, которые предшествуют землетрясению. Группа под руководством Сильвена Барбота обнаружила, что "реальная площадь контакта" - участки, где поверхности разлома действительно соприкасаются - изменяется за миллисекунды до высвобождения накопленной энергии. "Мы открыли окно в сердце механики землетрясений", - отмечает Барбот. Эти изменения позволяют фиксировать этапы зарождения сейсмического события еще до появления традиционных сейсмических волн. Для наблюдений ученые использовали прозрачные акриловые материалы, через которые можно было отслеживать световые изменения в зоне контакта. В ходе искусственного моделирования примерно 30% ко ...>>

Музыка как естественный анальгетик 30.11.2025

Ученые все активнее исследуют немедикаментозные способы облегчения боли. Одним из перспективных направлений становится использование музыки, которая способна воздействовать на эмоциональное состояние и когнитивное восприятие боли. Новое исследование международной группы специалистов демонстрирует, что даже кратковременное прослушивание любимых композиций может значительно снижать болевые ощущения у пациентов с острой болью в спине. В эксперименте участвовали пациенты, обратившиеся за помощью в отделение неотложной помощи с выраженной болью в спине. Им предлагалось на протяжении десяти минут слушать свои любимые музыкальные треки. Уже после этой короткой сессии врачи фиксировали заметное уменьшение интенсивности боли как в состоянии покоя, так и при движениях. Авторы исследования подчеркивают, что музыка не устраняет саму причину боли. Тем не менее, она воздействует на эмоциональный фон пациента, снижает уровень тревожности и отвлекает внимание, что в сумме приводит к субъективном ...>>

Алкоголь может привести к слобоумию 29.11.2025

Проблема влияния алкоголя на стареющий мозг давно вызывает интерес как у врачей, так и у исследователей когнитивного старения. В последние годы стало очевидно, что границы "безопасного" употребления спиртного размываются, и новое крупное исследование, проведенное международной группой ученых, вновь указывает на это. Работы Оксфордского университета, выполненные совместно с исследователями из Йельского и Кембриджского университетов, показывают: даже небольшие дозы алкоголя способны ускорять когнитивный спад. Команда проанализировала данные более чем 500 тысяч участников из британского биобанка и американской Программы миллионов ветеранов. Дополнительно был выполнен метаанализ сорока пяти исследований, в общей сложности включавших сведения о 2,4 миллиона человек. Такой масштаб позволил оценить не только прямую связь между употреблением спиртного и развитием деменции, но и влияние генетической предрасположенности. Один из наиболее тревожных результатов касается людей с повышенным ге ...>>

Случайная новость из Архива Гипоаллергийный тополь 24.12.2022 Исследователи отредактировали гены деревьев, чтобы весной они производили только "безволосые" семена, которые не вызывают аллергию. Селекционное разведение растений очень широко и направлено на то, чтобы дать им новые полезные черты или усилить определенные качества. К примеру, ученые меняют размер, внешний вид, питательную ценность, урожайность, устойчивость к вредителям, жары, холода, засоления или засухи. Как правило, подобная работа проводится посредством отбора и скрещивания отдельных растений, обладающих необходимыми свойствами. Однако работа трудоемкая и обычно требует определенного времени ожидания, пока растения созреют. Если репродуктивный цикл овощных растений составляет всего несколько месяцев, то для деревьев этот период может включать несколько лет - это очень длительный цикл, который существенно замедляет работу ученых. Но, похоже, в новом исследовании ученые из Университета Джорджии решили сразу две главные задачи - во-первых, сократили репродуктивный цикл тополей, во-вторых, сделали их семена "голыми", а следовательно гипоаллергенными. В ходе исследования ученые обратились в систему редактирования генов CRISPR, чтобы попытаться ускорить процесс. Для своего эксперимента ученые выбрали тополь, имеющий длительный ювенильный период - от 7 до 10 лет. Ранее в подобных исследованиях ученые обычно сосредотачивались на генорегуляторах, непосредственно влияющих на развитие растения. Но, к сожалению, успех в исследованиях тополя казался неоднородным. В новом исследовании ученые полностью изменили подход и исключили негативное влияние. Используя систему редактирования генов CRISPR, ученые исключили ген CENTRORADIALIS (CEN), подавляющий инициацию цветения у молодых растений. По словам соавтора исследования Си Джей Цая, им с коллегами удалось сократить время цветения тополя с не менее 7 лет до 3-4 месяцев, а годовой период развития органов и вовсе до нескольких дней. Ученые считают, что этот прорыв в дальнейшем позволит ученым ускорить процесс выведения новых полезных черт у растений. Кстати, исследователи уже воспользовались этим "ускорителем" процесса - в ходе исследования они смогли отредактировать еще один ген тополя, чтобы уменьшить количество хлопковидных прикреплений семян, вызывающих аллергию у тысяч человек. По словам Цая, исследование оказалось успешным, и теперь ученые обеспечили молекулярную основу для выращивания "лысых" семян, которые в дальнейшем смогут уменьшить количество переносимых аллергенов.

Другие интересные новости:

▪ Паспорт на iPad позволил перейти американскую границу

▪ Светильники JBL PartyLight Beam и PartyLight Stick со светом в ритме музыки

▪ Найдена ближайшая к Земле черная дыра

▪ 6-канальный датчик освещенности VD6283TX

▪ Контроллер TI UCC28070

Лента новостей науки и техники, новинок электроники

Интересные материалы Бесплатной технической библиотеки:

▪ раздел сайта Звонки и аудио-имитаторы. Подборка статей

▪ статья Пути профилактики наркозависимости. Основы безопасной жизнедеятельности

▪ статья Кто и когда первым предложил использовать боевых тюленей? Подробный ответ

▪ статья Лимонник китайский. Легенды, выращивание, способы применения

▪ статья Мегашокер (Электрошокер повышенной мощности). Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники

▪ статья Усилитель мощности KB радиостанции. Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники

Оставьте свой комментарий к этой статье:

www.diagram.com.ua
2000-2025