漂移電流
在凝聚體物理學和電化學中,漂移電流是在施加電場下載流子定向運動產生的電流。當電場加在半導體材料上時,載流子流動產生電流。
漂移速度是指漂移電流中載流子運動的平均速度。漂移速度以及產生的電流,是通過遷移率(mobility)來表述的。更詳細的內容,請參見電子遷移率(對於固體)和電遷移率(更一般的討論)。
概述
在電流中,叫做電洞的帶正電粒子順電場方向移動,而帶負電的電子逆電場方向移動。它和擴散電流不同 如果將一個電場加在自由空間的一個電子上,它會從外加電壓的負端到正端沿一條直線加速加速這個電子。但相同的事情不會發生在良導體內部的電子上。良導體內有大量自由電子在固定的正離子核之間無規則運動。電子在一條直線(宏觀上)上的無規則運動叫做飄移運動。飄移運動也跟載流子在導電介質中的遷移率有關。
PN結二極體中的漂移電流
在一個PN結二極體中,電子和電洞分別是P區和N區的少數載流子。由於載流子的擴散形成的從P到N區的擴散電流,恰好能與等量相反的漂移電流平衡。[1] 在一個偏置的PN結中,漂移電流與偏置無關,這是因為少數載流子的數量與偏置電壓無關。但由於少數載流子可以通過升溫產生,漂移電流是和溫度有關的。
當一個電場加在半導體材料上時,載流子獲得一個確定的漂移速度。對載流子運動的綜合影響構成了「漂移電流」。由載流子(如電洞和自由電子)產生的漂移電流密度是通過單位截面積的電流。
(i) 自由電子的漂移電流密度Jn是:
(ii) 電洞的漂移電流密度Jp是:
其中: n - 每立方厘米的自由電子數
p - 每立方厘米的的電洞數
– 自由電子的遷移率,單位為
– 電洞的遷移率,單位為
E – 外加電場強度,單位為 V /cm
q – 一個電子的電荷量 = 1.6 × 10−19 庫侖。[1]
參考資料
- ^ Halliday. Physics, Volume 2, 5Th Ed. Wiley-India, 2007. : 1115. ISBN 978-81-265-1089-4.
- ^ Halliday. Physics, Volume 2, 5Th Ed. Wiley-India, 2007. : 1117. ISBN 978-81-265-1089-4.