Conduction électrique.

Objectifs

Dynamique des porteurs.

Conductivité électrique.

Effet HALL.

Conclusions.


Conduction électrique :  4.2 Dynamique des porteurs.

4.2.3 Influence des impuretés sur la mobilité.

boule Le temps de libre parcours moyen est inversement proportionnel à la fréquence des interactions (des chocs)  donc à la probabilité de collisions par unité de temps.

boule A chaque type d'interaction on peut associer un temps de libre parcours moyen:

1/tau =  1/tauph + 1/taudf + 1/tauimp

boule Si la densité des impuretés augmente, la fréquence des chocs sur elles augmente, tauimp diminue, et µ diminue comme le montre les courbes ci-dessous.

fig31

4.2.4 Influence de la température sur la mobilité.

boule  Quand T  augmente, les modes de vibrations de la structure augmente ,tauph diminue et µ diminue .

boule Expérimentalement on trouve :

K : constante indépendante de T
Ge Si GaAs
µn K.T-1.66 K.T-2.42 K.T-1.0
µp K.T-2.33 K.T-2.20 K.T-2.1

boule  A la température ambiante T0, le temps de libre parcours moyen dépend surtout des interactions sur les phonons et la détermination théorique de la mobilité donne :

µ(T) = µ(T0) (T/T0)-3/2

4.2.5 Influence du champ électrique sur la mobilité.

bouleTant que l'amplitude du champ électrique appliqué est faible, le gain d'énergie du porteur pendant le libre parcours moyen est suffisamment faible pour être transféré au réseau au cours du "choc" sur les atomes. L'énergie cinétique moyenne des porteurs reste constante. La "température" des porteurs est alors :

avec T = TL : température du réseau

boule Si l'amplitude du champ électrique appliqué augmente,  la relation précédente reste valable mais T > TL, On dit que les porteurs sont "chauds" (hot carriers). Leur vitesse de dérive tend vers une valeur limite qui est proche de la vitesse instantanée moyenne.

boule Les résultats expérimentaux sont représentés ci-dessous. L'évolution de la vitesse  dans le cas du GaAs présente une mobilité différentielle (dvd/dE) négative. Cette propriété est exploitée pour réaliser des amplificateurs, oscillateurs, mélangeurs hautes fréquences (GHz) (wwwGénération de puissance microonde par diodes à transfert électronique)

fig32


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Conduction électrique.

Objectifs

Dynamique des porteurs.

Conductivité électrique.

Effet HALL.

Conclusions.

Dernière mise à jour : le 8 décembre, 2003 Auteur : Bernard BOITTIAUX