Techniklexikon

Elektronenbeweglichkeit

Driftgeschwindigkeit der Elektronen in einem Spannungsgefälle von 1 V je cm (Ladungsträgerbeweglichkeit). Die E. n (Maßeinheit cm2V • s) ist eine der wichtigsten elektrischen Kenngrößen jedes Halbleiters. Je höher die E. in einem Halbleiterwerkstoff ist, desto höhere Arbeitsfrequenzen bzw. Schaltgeschwindigkeiten sind mit den daraus hergestellten elektronischen Bauelementen prinzipiell erreichbar. Die E. unterscheidet sich bei den verschiedenen Halbleiterwerkstoffen z. T. ganz erheblich voneinander und ist insbesondere abhängig von der Bandstruktur des Halbleiters, von der Dotierung des Kristalls bzw. von der Reinheit und Perfektion des Halbleiterkristalls bei Eigenleistung sowie von der Temperatur des Kristallgitters (Leitungsmechanismus). Die E. ergibt sich aus dem Verhältnis von Driftgeschwindigkeit VD zur vorhandenen Feldstärke E: Oberhalb einer kritischen Feiststärke £k ist n jedoch nicht mehr konstant, sondern wird feldstärkeabhängig: n =f(E). Als negative differentielle Beweglichkeit (NDB) wird die bei Halbleitern mit einer speziellen Bandstruktur auftretende Erscheinung bezeichnet, daß oberhalb von Ek die Größe n (E) einen negativen Wert annimmt, d. h., mit zunehmendem elektrischem Feld sinkt die Driftgeschwindigkeit der Elektronen sogar ab (Gunn-Effekt). Festkörperphysik, m, Betrag der Driftgeschwindigkeit  v im elektrischen Feld der Stärke eins:Sie ist für Löcher und Elektronen positiv, obwohl deren Driftgeschwindigkeiten negativ sind. Ausgehend von der Definition der Driftgeschwindigkeit ergibt sich für die Elektronenbeweglichkeit der Zusammenhang:.t_e ist hierbei die mittlere Stosszeit der Elektronen mit Phononen und anderen Gitterdefekten. Die Beweglichkeit ist schwach temperaturabhängig und lässt sich bei konstanter Ladungsträgerdichte über die Leitfähigkeit bestimmen:.