半導体の基礎

半導体のキャリア輸送は、ドリフトと拡散のメカニズムを通じて電流を生成します。

ドリフト電流は、外部電界によって荷電粒子が衝突間で加速するときに発生します。

電子を考慮すると、電子の熱運動に追加される速度はドリフト速度と呼ばれます。これは、衝突時に失われる運動量と印加された場から得られる運動量を等しくすることで取得できます。

比例係数(移動度)は、ドリフトによる電子と正孔の輸送を特徴付けます。

両方のキャリアのドリフト電流密度は、電荷密度、移動度、電界強度の積として表すことができます。これら2つの合計が、ドリフト電流の合計密度を求めます。ここでは、括弧内の項は導電率を示します。

拡散電流は、キャリア密度の高い領域から低い領域へのキャリアのランダムな熱運動から生じます。

拡散電流密度は、キャリア磁束と比例定数の積に等しく、これには基本電荷と拡散係数が含まれます。その移動性との比率は、アインシュタイン関係を与えます。

電界と濃度勾配の両方が存在する場合、ドリフト電流と拡散電流の両方が総電流に寄与します。