Средняя скорость - дрейф
Cтраница 2
Плотность электрического тока j равна просто числу носителей в единице объема, Nn, умноженному на среднюю скорость дрейфа и на заряд носителей. [16]
 |
Коэффициент Холла для металлов ( вблизи комнатной температуры. [17] |
В полупроводнике с одним типом электропроводности сила Лоренца полностью компенсируется полем Холла. В итоге на боковых гранях образца возникает разность потенциалов, а носители заряда, движущиеся со средней скоростью дрейфа, не отклоняются под воздействием магнитного поля от направления внешнего электрического поля. В полупроводнике с двумя типами носителей заряда поле Холла меньше и компенсирует силу Лоренца для каждого из типов носителей заряда не полностью, поэтому их движение отклоняется от направления напряженности внешнего электрического поля. Для характеристики этого эффекта помимо коэффициента Холла используются холловская подвижность ц н - j R у и угол Холла, на который отклонились бы носители зарядят в данном магнитном поле при отсутствии поля Холла, в мВ ( ц - обычная подвижность носителя заряда и у - удельная электрическая проводимость. [18]
Плотность тока определяется электрическим зарядом q, проходящим через единичное поперечное сечение в единицу времени. Так как в одном кубическом сантиметре полупроводника содержится п электронов проводимости, что соответствует их концентрации, то при средней скорости дрейфа каждого электрона vn в направлении, нормальном к рассматриваемому сечению, плотность электронного тока будет равна jna. [19]
Сила тока, очевидно, пропорциональна скорости дрейфа электронов под действием электрического поля. Обозначим S площадь поперечного сечения проводника, п - число свободных электронов в единице объема проводника, е - заряд электрона, v - среднюю скорость дрейфа свободных электронов вдоль проводника под действием электрического поля. [20]
 |
Схематическое изображение энергетической зонной структуры полупроводника с отрицательной дифференциальной подвижностью. [21] |
Эти электроны тогда находятся в состоянии с низкой подвижностью. При дальнейшем увеличении поля большее число электронов переносится из состояния с высокой подвижностью в состояние с низкой подвижностью, а это означает, что при увеличении поля средняя скорость дрейфа популяции электронов падает. Это объясняет наличие области отрицательной дифференциальной подвижности на рис. 10.2. Когда поле достаточно высоко, для того чтобы практически все электроны оказались в боковых провалах, скорость насыщается до предельной скорости дрейфа. [22]
Электрический ток, возникающий под влиянием электрического ноля, связан с отклонением распределения электронов по скоростям от макснелловского. На беспорядочное тепловое движение электронов накладывается движение, вызванное электрическим полем. В теории Лоренца средняя скорость дрейфа электронов в ноле, так же как и в теории Друде, пропорциональна напряженности ноля. [23]
Точность расчета степени очистки газов ц в электрофильтре зависит от правильного определения средней скорости дрейфа ш частиц. Теоретический расчет этой скорости мало надежен, так как величина ее зависит от большого числа факторов, которые невозможно учесть. Поэтому точный расчет т ] возможен только после определения опытным путем фактической средней скорости дрейфа частиц. [24]
После столкновения частица, начав двигаться со случайной скоростью, набирает перед следующим столкновением дополнительную скорость, которая равна произведению времени на ускорение. В момент столкновения эта скорость равна нулю. Поэтому средняя скорость между двумя столкновениями равна половине окончательной скорости, а средняя скорость дрейфа равна 1 / 2Рт / пг. Этот вывод неверен, а уравнение (43.13) правильно, хотя, казалось бы, в обоих случаях мы рассуждали одинаково убедительно. [25]
Эта функция и характеризует распределение электронов по состояниям при наличии в проводнике поля. На рис. 7.1 а, б пунктиром нанесены графики этой функции для невырожденного и вырожденного электронного газа. Под действием внешнего поля все распределение смещается в направлении, противоположном полю на величину, равную средней скорости дрейфа уд. [26]
 |
Коэффициент Холла для металлов ( вблизи комнатной температуры. [27] |
Магниторезистивный эффект, называемый также эффектом Гаусса, заключается в изменении электрического сопротивления под воздействием магнитного поля. Он обусловлен изменением пути, проходимого носителями заряда между актами рассеяния, при наличии магнитного поля. Дело в том, что даже при наличии поля Холла и в примесном полупроводнике вследствие теплового движения всегда есть носители заряда, движущиеся со скоростями, как большими, так и меньшими средней скорости дрейфа во внешнем электрическом поле. Таким образом, направление движения практически всех носителей заряда в магнитном поле не совпадает с направлением внешнего электрического поля. Магниторезистивный эффект считается положительным, если при воздействии магнитного поля сопротивление материала возрастает. [28]
При обсуждении рассеяния на границах была проведена аналогия с течением газа при очень низких давлениях. Поток тепла в кристалле при нормальной температуре не имеет полной аналогии с потоком газа, поскольку при столкновениях между молекулами нет процессов, эквивалентных U-процессам. Если бы они были, то это означало бы, что после столкновения суммарный импульс взаимодействующих молекул должен был бы перевернуться. В реальном газе при нормальном давлении поток определяется двумя факторами: средней скоростью дрейфа молекул в слое, прилегающем к стенкам, и характерным размером, на протяжении которого эта скорость определяет скорости во всех других слоях газа. [29]
Электронная теория проводимости металлов, развитая Друде, была чрезмерно упрощенной, так как в ней предполагалось, что все электроны имеют одинаковые по модулю скорости теплового движения. Между тем в электронном газе, как и в обычном газе, состоящем из молекул, должно существовать какое-то распределение электронов по скоростям, электроны должны подчиняться какой-то статистике. Лоренц усовершенствовал теорию Друде, применив к электронному газу классическую статистику Максвелла - Больцмана. Электрический ток, возникающий под влиянием электрического поля, связан с отклонением распределения электронов по скоростям от максвелл овского - На беспорядочное тепловое движение электронов накладывается движение, вызванное электрическим полем. В теории Лоренца средняя скорость дрейфа электронов в поле, так же как и в теории Друде, пропорциональна напряженности поля. [30]
Страницы: 1 2