Законы движения носителей заряда в полупроводниках. Дрейфовый и диффузионные токи
Как было показано в полупроводнике возникает электронная и дырочная проводимость.
В однородном полупроводнике электроны и дырки, появившиеся за счет теплового возбуждения, совершают хаотические движения, т.е. их траектории не имеют определенной направленности. Поэтому средний ток в любом выбранном направлении равен нулю.
Явление дрейфа.
Если к полупроводнику приложить постоянное электрическое поле с небольшой напряженностью Е, то наряду с хаотическим движением зарядов появится и упорядоченное их движение в направлении, параллельном вектору напряженности электрического поля, причем электроны будут двигаться навстречу вектору поля, а дырки в соответствии с направлением вектора поля.
Такое движение носителей (под действием поля) называется дрейфом носителей.
Тип носителей n: 
Тип носителей p: 
В результате в полупроводнике появятся дрейфовые токи (плотности токов):
Плотность тока дрейфа электронов – jnдр
Плотность тока дрейфа дырок – jpдр
Численные значения плотности токов дрейфа могут быть определены:
где: q – заряд электрона,
, 
– подвижности электронов и дырок соответственно,
n и p – число электронов и дырок в единице объема полупроводника.
Подвижность носителей заряда есть физическая величина, характеризуемая их средней направленной скоростью в электрическом поле с напряженностью 1В/см:
.
Так как электроны и дырки движутся (дрейфуют) в противоположных направлениях, то результирующая плотность дрейфового тока в полупроводнике будет:
или
,
где 
удельная объемная проводимость полупроводника 
- Закон Ома для полупроводника
, где 
– удельное объемное сопротивление полупроводника
Явление диффузии.
Если концентрация носителей заряда в полупроводнике окажется пространственно неоднородной (например за счет локальной термогенерации или фотогенерации электронно-дырочных пар), то при этом возникают диффузионные токи носителей между областями с неодинаковыми концентрациями (этот процесс аналогичен диффузии молекул газа в замкнутом сосуде при наличии градиента давления).
Плотность диффузионных токов должна быть пропорциональна градиенту концентрации носителей заряда.
Градиент концентрации характеризует степень неравномерности плотности носителей заряда по длине (для одномерного случая – dn/dx – градиент электронов, dp/dx – градиент дырок).
Движение носителей заряда под действием градиента концентрации называется диффузией носителей.
Тип носителей n: 
Тип носителей p: 
Плотность диффузионного тока электронов – jnдиф
Плотность диффузионного тока дырок – jpдиф
,
где 
- коэффициент диффузии дырок.
Отрицательный знак в последнем равенстве обусловлен тем, что вектор плотности диффузионного тока дырок направлен в сторону, противоположную градиенту их концентрации.
Результирующая плотность диффузионного тока в полупроводнике будет:
Между 
, а также 
и 
существует взаимосвязь:
- Соотношения Эйнштейна
,
где 
- температурный потенциал.