Η μεταφορά φορτίου σε ημιαγωγούς περιλαμβάνει την κίνηση των φορέων φόρτισης, κυρίως ηλεκτρονίων και οπών, υπό την επίδραση των ηλεκτρικών πεδίων και των κλιμών συγκέντρωσης. \" κατανόηση της ισορροπίας μεταξύ της μετατόπισης και της διάχυσης είναι απαραίτητη για το σχεδιασμό και τη βελτιστοποίηση ηλεκτρονικών συσκευών.

Θεμελιώδη στοιχεία των μεταφορών με τέλη

Στους ημιαγωγούς, οι φορείς φόρτισης κινούνται λόγω δύο κύριων μηχανισμών: της μετατόπισης, που προκαλείται από ηλεκτρικά πεδία, και της διάχυσης, που οδηγείται από τις κλίσεις συγκέντρωσης. Η παρασυρόμενη κίνηση έχει ως αποτέλεσμα μια κατευθυνόμενη κίνηση, ενώ η διάχυση προκαλεί την εξάπλωση των μεταφορέων από περιοχές υψηλής σε χαμηλής συγκέντρωσης.

Μοντελοποίηση της Δρόμης και της Διάχυσης

Η πυκνότητα ρεύματος παρασυρόμενης τάσης περιγράφεται από το νόμο του Ohm: J drift = σE[, όπου s] είναι η αγωγιμότητα και E[ είναι το ηλεκτρικό πεδίο. Το ρεύμα διάχυτης ακολουθεί το νόμο του Fick: J]] difusion[ = -D ⁇ n, με D ως συντελεστή διάχυσης και n] ως συγκέντρωση.

Εξισορρόπηση της Δρόμης και της Διάχυσης

Η συνολική πυκνότητα ρεύματος είναι το άθροισμα των συστατικών της μετατόπισης και της διάχυσης: J = J drift[[LFT:2]] + J[[LFT:3]]diffusion[[LFT:4]][[LFT:5]]]. Η σχετική σημασία του καθενός εξαρτάται από την αντοχή του ηλεκτρικού πεδίου και τις κλίσεις συγκέντρωσης. Η σχέση Αϊνστάιν συνδέει τον συντελεστή διάχυσης και την κινητικότητα: [[LFT:6]D = μkT/q[[LFT:7]]].

Εφαρμογές σε συσκευές ημιαγωγών

Επηρεάζει το σχεδιασμό των τρανζίστορ, διόδων, και ηλιακών κυττάρων. Οι μηχανικοί αναλύουν την ισορροπία μεταξύ της μετατόπισης και της διάχυσης για τη βελτιστοποίηση της απόδοσης και των χρόνων απόκρισης.