(285) n-type semiconductor MCS n型半導体のイメージモデル n-i接合
モンテカルロ法によるn型半導体の模型です。Siなどの4族元素に五族元素(P,Asなどでドナーと呼ばれます)を
微量ドープすると、共有結合に組み込まれない電子ができ、熱エネルギーで結晶中をほぼ自由に動けるようになります。
これがn型半導体で電子が電流を担い比較的低い抵抗率をしめします。本来フェルミ統計で考る必要がありますが、
ここでは古典的なボルツマン統計で近似しています。(この近似は必ずしも妥当ではありません)
n型半導体のそばに真性半導体がある時の電子の振舞いを観察します。電子(水色)は拡散していこうとしますが、
ドナーの+イオン(赤)が動けないため、分極を生じ、その電界で引き戻されるのとつり合います。
熱エネルギーQT(任意単位)が大きくなると、拡散が増え、分極のポテンシャル(灰色)が増加します。
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