M3 Transporte: Deriva e Difusão

Tópico

Um campo elétrico aplicado dentro deste material semicondutor produz uma corrente de deriva nos portadores de carga livres. Este campo elétrico aplicado acelera esses portadores de carga livres em sua própria direção, ou na direção oposta, dependendo se são elétrons ou lacunas, até uma velocidade de deriva proporcional ao campo elétrico aplicado. Essa velocidade de deriva dos portadores de carga livres constitui a corrente de deriva. Um campo elétrico aplicado mais forte resulta em uma corrente de deriva maior.

Um gradiente de concentração desses mesmos portadores de carga dentro deste material semicondutor, mesmo na ausência de qualquer campo elétrico aplicado, produz uma corrente de difusão. Esses portadores de carga se movem, por difusão, da região do material semicondutor onde sua concentração é maior para a região onde sua concentração é menor. Esse movimento líquido de portadores de carga, impulsionado unicamente por esse gradiente de concentração, constitui a corrente de difusão. Um gradiente de concentração mais acentuado desses portadores de carga resulta em uma corrente de difusão maior. Portanto, este modelo, com a corrente de deriva e a corrente de difusão com as quais foi estabelecido, conecta, através da relação de Einstein, a mobilidade desses portadores de carga, que já governa essa corrente de deriva, com o coeficiente de difusão, que já governa essa corrente de difusão. Ambos estão relacionados entre si pela temperatura desse material semicondutor. Essa relação de Einstein reflete que a mesma agitação térmica aleatória desses portadores de carga livres subjaz tanto a essa mobilidade quanto a esse coeficiente de difusão, de modo que um não pode ser estabelecido sem o outro. O fato de essa corrente de deriva e essa corrente de difusão se somarem, dentro desse material semicondutor, em uma corrente total, e de essa mesma corrente total ser equilibrada, juntamente com a geração e recombinação de portadores de carga descritas em mais detalhes por outro modelo desse conjunto, dentro da equação da continuidade desse material semicondutor, significa que essa equação da continuidade é, consequentemente, o que governa, em última instância, como a concentração desses portadores de carga evolui no tempo e no espaço dentro desse material semicondutor.

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