амі.Так як молекули різні, то і зв'язку їх з електроном різні.
Електричне поле, в яке поміщений напівпровідник, викликає спрямоване рух носіїв (дрейф), яка обумовлює перебіг струму в напівпровіднику.
Основним для кола питань, пов'язаних з проходженням електричного струму в напівпровіднику, є поняття рухливості носіїв m, яке визначається, як відношення середньої швидкості направленого їх руху (швидкості дрейфу), викликаного електричним полем u д , до напруженості Е цього поля:
m = u д / Е (2.1)
Рухливості різних типів носіїв в одному і тому ж напівпровіднику різні, а в анізотропних напівпровідниках різні і рухливості кожного типу носіїв для різних напрямків поля. Дрейфова швидкість, що виникає в електричному полі, додається до швидкості теплового хаотичного руху, не що дає вкладу в струм. Той факт, що при заданому полі носій має постійну дрейфову швидкість u д , а не прискорюється необмежено, пов'язаний з наявністю процесів гальмування - розсіювання. В ідеальному кристалі навіть у відсутність поля кожен носій мав би певну і незмінну як за величиною, так і за напрямом швидкість u д . Однак реальний кристал містить домішки і різні дефекти структури, стикаючись з якими носій кожен разів змінює напрям швидкості - розсіюється, так що рух його стає хаотичним. Під дією поля носій ефективно прискорюється тільки до моменту чергового зіткнення, а потім, розсіюючись, втрачає спрямованість свого руху і енергію, після чого прискорення в напрямку поля Е починається заново до наступного зіткнення. Т. о., Середня швидкість його спрямованого руху набирається тільки за інтервал часу D t між 2 послідовними зіткненнями (час вільного пробігу) і дорівнює:
u д = eE D t/m,
звідки:
m = - е D t/т. (2.2).
Процеси розсіювання носіїв струму різноманітні. Найбільш загальним для всіх речовин є розсіювання на коливаннях кристалічної решітки (Фононах), які викликають зміщення атомів кристала з їх положень рівноваги в решітці і тим самим також порушують її впорядкованість. Випускаючи або поглинаючи фонони, носій змінює свій квазіімпульс , а, отже, і швидкість, тобто розсіюється. Середня частота зіткнень 1 / D t залежить як від природи кристала, інтенсивності та характеру його коливань і вмісту в ньому домішок і дефектів, так і від енергії носіїв. Тому m залежить від температури. При температурах T ~ 300 К визначальним, як правило, є розсіяння на фононах. Однак з пониженням температури ймовірність цього процесу падає, тому що зменшується інтенсивність теплових коливань решітки, а, крім того, мала теплова енергія самих носіїв дозволяє їм випускати не будь-які можливі в даному кристалі фонони, а лише невелику частину з них, що мають досить малі енергії (частоти). У таких умовах для не дуже чистих кристалів переважаючим стає розсіяння на заряджених домішках або дефектах, вірогідність якого, навпаки, зростає з пониженням енергії носіїв. p> Уявлення про вільний рух носіїв, лише зрідка переривається актами розсіювання, застосовні, однак, лише до напівпровідників з не занадто малим m (m Ві 1 см 2 /сек ). Для меншої рухливості l стає менше розмірів елементарної комірки кристала (~ 10 -8 см ) і втрачає сенс, тому саме поняття В«вільногоВ» руху носіїв в кристалі пов'язано з переходом їх з однієї комірки в іншу (всередині кожної осередку електрон рухається, як в атомі або молекулі). Настільки малі значення m характерні для багатьох хімічних сполук перехідних і рідкоземельних металів з елементами VI групи періодичної системи елементів і для більшості напівпровідників органічних . Причиною є, мабуть, сильне взаємодія носіїв з локальними деформаціями кристалічної решітки, що виявляється в тому, що носій, локалізований у якої елементарної комірці, сильно взаємодіючи з утворюють її і сусідні осередки атомами, зміщує їх з тих положень, які вони займають, коли носія немає. Енергія носія в такій деформованої комірці (Полярон) виявляється нижче, ніж у сусідніх недеформованих, і перехід його в сусідню клітинку вимагає витрати енергії, яку він може отримати від будь-якої теплової флуктуації. Після переходу покинута носієм осередок повертається в недеформоване стан, а деформується та, в яку він перейшов. Тому наступний його перехід в 3-ю комірку знову вимагатиме енергії активації і т. д. Такий механізм руху називається стрибковим, на відміну від розглянутого вище зонного, пов'язаного зі вільним рухом носіїв у дозволених зонах і не вимагає витрати енергії на перехід з комірки в комірку. При стрибковому механізмі не мають сенсу такі подання зонної теорії твердого тіла , як квазіімпульс, ефективна маса, час і довжина вільного пробігу, але поняття середньої швидкості дрейфу під дією поля і рухливості залишаються...
