Подвижность носителей заряда

Материал из Википедии — свободной энциклопедии
Перейти к: навигация, поиск

Подвижность носителей заряда — коэффициент пропорциональности между дрейфовой скоростью носителей и приложенным внешним электрическим полем. Определяет способность электронов и дырок в металлах и полупроводниках реагировать на внешнее воздействие. Размерность подвижности м2/(В·с) или см2/(В·с). Фактически подвижность численно равна средней скорости носителей заряда при напряженности электрического поля в 1 В/м. Стоит заметить, что мгновенная скорость может быть много больше дрейфовой. Понятие подвижности может применяться только при слабых электрических полях, когда выполняется линейность по электрическому полю и нет разогрева носителей, которое связано с квадратом электрического поля.

Однородная среда[править | править вики-текст]

В простейшем случае изотропной и однородной среды можно записать

В модели Друде дрейфовая скорость с концентрацией определяют ток в системе

И подвижность оказывается связанной с проводимостью системы

или удельным сопротивлением

Для подвижности известно также следующее выражение, получаемое из кинетического уравнения Больцмана в приближении времени релаксации :

где  — эффективная масса носителей.

Тензорная запись[править | править вики-текст]

В анизотропной среде подвижность связывает компоненты дрейфовой скорости с компонентами электрического поля

Холловская подвижность[править | править вики-текст]

Указанная выше подвижность носителей заряда также называется дрейфовой подвижностью . Она отличается от холловской подвижности , которую можно определить с помощью эффекта Холла (см. Метод ван дер Пау).

,

где — холл-фактор, — время релаксации носителей заряда. Холл-фактор является атрибутом реального твёрдого тела и зависит от механизма рассеяния носителей: при рассеянии на ионах примеси ; при рассеянии на фононах ; в металлах и сильно вырожденных полупроводниках, а также в сильном магнитном поле () [1].

Поверхностная подвижность[править | править вики-текст]

Поверхностной подвижностью называется подвижность носителей, движущихся параллельно поверхности в приповерхностной области твердого тела, связанная со специфическими механизмами рассеяния, вызванными наличием поверхности раздела двух фаз.

Примечания[править | править вики-текст]

  1. Кучис Е. В. Методы исследования эффекта Холла. — Москва: Советское радио, 1974. — P. 11-12.