物理学用語辞典/半導体物理用語集

拡散電流

コップの静止した水の中に、インクを一滴たらすと、かき混ぜなくてもインクはコップ全体に混ざっていく。
インクは濃度の濃い部分から薄い部分に向けて、自ら移動するのだ。これを拡散という。

拡散は半導体内のキャリアでも起こる。
キャリアの濃度ムラがあると、濃度の高い部分(キャリアが混んでいる部分)から濃度の低い部分(空いている部分)にキャリアが拡散していく。
拡散によって生じる電荷の流れを拡散電流という。

拡散電流は濃度差によって発生し、電場の存在とは無関係だ。


拡散で移動するキャリアの量はキャリアの濃度差に比例する。
濃度差が大きいほど、拡散電流は多く流れるということだ。

これは｢単位時間当たりに移動方向(X方向)と直交する面を通過する電子の数は、濃度の傾きに比例する｣と言い換えることができる。

ここで比例定数をＤ_eとすれば、電子の拡散による拡散電流の電流密度は以下になる。

比例定数Ｄ_eを電子の拡散係数という。

正孔(ホール)についても同様の原理が成立し、Ｄ_hをホールの拡散係数とすれば以下の関係式となる。

拡散係数と移動度、絶対温度との関係を示した等式をアインシュタインの関係式という。

2005/06/01

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