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半导体漂移电流和扩散电流密度怎么样,两种电流的总和有什么区别?

发表时间:2022-08-29 18:10【 阅读量:-查看手机网址
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 漂移和扩散负责在半导体中产生电流,总电流密度是漂移电流和扩散电流的总和。


 1.漂移电流


 漂移电流源于载流子响应施加的电场而移动。正载流子(空穴)沿与电场相同的方向移动,而电荷载流子(电子)沿相反方向移动。带电粒子的净运动产生与外加电场方向相同的漂移电流。

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 漂移速度随电场增加并有助于载流子迁移率μ。漂移电流遵循欧姆定律,主要受外场和电荷载流子浓度的影响。


 2.扩散电流


 电荷载流子从较高浓度移动到较低浓度会产生扩散电流。当半导体掺杂不均匀,然后存在不均匀的载流子分布或浓度梯度时,就会发生这种情况。在这种情况下,达到平衡的自然方式是通过粒子(载体)的扩散,这会产生扩散电流。该过程不需要外加电场,主要依靠高度集中在一个区域的相同电荷的载流子之间的排斥力。


 排斥力将驱动电荷载流子的扩散,导致浓度变化并最终均匀分布。初始载流子浓度也决定了扩散电流的方向——电流向初始电子浓度较高或空穴浓度较低的方向移动。很简单,电流与空穴的方向相同,与电子的方向相反。

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 扩散电流与浓度梯度或载流子初始分布的不均匀程度成正比。由于载流子从高浓度区域扩散到低浓度区域,在电流密度方程中,+q分配给电子,-q分配给空穴。


 漂移电流是由于电荷载流子在外电场的影响下运动而产生的电流,而扩散电流是由于载流子扩散而使载流子浓度发生变化的电流。以电子为载流子,电流密度可用漂移-扩散方程表示:

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 其中q是电子电荷,μn是通过半导体晶体的载流子迁移率,n是电子浓度,Dn是扩散系数。如果施加强电场,则漂移电流将主导整个电流密度。如果没有施加电场,则电流是由载流子浓度梯度引起的。

此文关键字:漂移电流和扩散电流

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