Bases des semi-conducteurs

Le transport de porteurs dans les semi-conducteurs génère du courant, par des mécanismes de dérive et de diffusion.

Le courant de dérive se produit lorsqu’un champ électrique externe provoque l’accélération des particules chargées entre les collisions.

En ce qui concerne les électrons, la vitesse supplémentaire ajoutée au mouvement thermique des électrons est appelée vitesse de dérive. On peut l’obtenir en égalisant la quantité de mouvement perdue lors des collisions et la quantité de mouvement obtenue à partir du champ appliqué.

Le facteur de proportionnalité - mobilité - caractérise le transport d’électrons et de trous dû à la dérive.

Les densités de courant de dérive pour les deux porteurs peuvent être exprimées comme le produit de la densité de charge, de la mobilité et de l’intensité du champ électrique. La somme de ces deux donne la densité totale du courant de dérive. Ici, le terme entre parenthèses donne la conductivité.

Le courant de diffusion résulte du mouvement thermique aléatoire des porteurs des régions à forte et à faible densité de porteuses.

La densité du courant de diffusion est égale au produit du flux porteur et de la constante de proportionnalité, qui comprend la charge élémentaire et le coefficient de diffusion. Son rapport avec la mobilité donne la relation d’Einstein.

Si un champ électrique et un gradient de concentration sont présents, le courant de dérive et le courant de diffusion contribuent tous deux au courant total.