5. Jak opisuje się prąd niesiony przez elektrony w niemal zapełnionym paśmie za pomocą dziur? Jakie 
są ich własności? 

 
Prąd nośników mniejszościowych (tutaj elektronów) w paśmie zapełnionym nośnikami większościowymi (tutaj 
dziurami, więc to obszar p) nazywa się prądem unoszenia/dryfowym. 
 
Prąd unoszenia w półprzewodniku można wyrazić wzorami: 

Dla elektronów: 

nES

q

I

n

un

μ

=

                     

Dla dziur: 

pES

q

I

p

ud

μ

=

                     

q ‐ ładunek elektronu 

n

μ

,

p

μ

 ‐ ruchliwość elektronów i dziur 

n,p – koncentracja elektronów i dziur 
E – natężenie pola elektrycznego 
S – powierzchnia, przez którą przepływa prąd elektryczny 
 
Własności: 
‐Jego zwrot jest przeciwny do ruchu prądu dyfuzyjnego (nośników większościowych). 
‐Wartość tego prądu jest bardzo mała, rzędu nawet pikoamperów. 
‐Prąd unoszenia jest niezależny od przyłożonego zewnętrznego napięcia. 
‐I

u

 

 

jest zwany również prądem nasycenia. Jego wartość zależy od koncentracji nośników mniejszościowych 

dopływających do złącza. 
‐Wartość prądu I

u

 zależy od temperatury, rozmiarów złącza i własności materiałowych (koncentracji 

domieszek). 
‐w stanie równowagi dla U = 0

0

=

U

 składowa dyfuzyjna prądu jest równa składowej 

unoszenia:

⎥⎦

⎤

⎢⎣

⎡

Φ

−

=

=

kT

e

C

I

I

d

u

exp

                          

                       

12. Opisz wybrane zastosowanie złącza p‐n (diody półprzewodnikowej). 

Dioda elektroluminescencyjna (LED)  

Działanie opiera się na zjawisku rekombinacji nośników ładunku 
(rekombinacja promienista). Zjawisko to zachodzi w półprzewodnikach 
wówczas, gdy elektrony przechodząc z wyższego poziomu 
energetycznego na niższy zachowują swój pęd. Podczas tego przejścia 
energia elektronu zostaje zamieniona na kwant promieniowania 
elektromagnetycznego. Przejścia tego rodzaju dominują w 
półprzewodnikach, w których minimum pasma przewodnictwa i 
wierzchołkowi pasma walencyjnego odpowiada ta sama wartość pędu. W 
diodzie LED mamy do czynienia elektroluminescencją, przy wytworzeniu 
której źródłem energii pobudzającej jest prąd elektryczny dostarczony 
zewnątrz. Najefektywniejsza elektroluminescencja w półprzewodniku 
powstaje w wyniku rekombinacji swobodnych nośników ładunku w złączu p‐n, gdy jest one spolaryzowane w 
kierunku przewodzenia. Intensywność świecenia zależy od wartości doprowadzonego prądu, przy czym 
zależność ta jest liniowa w dużym zakresie zmian prądu.  

Rys.2 Rekombinacja i wysyłanie światła 

Dioda laserowa to laser półprzewodnikowy, w którym medium emitującym światło jest złącze p‐n analogiczne 
do źródła światła w diodzie LED. W odróżnieniu od zwykłej diody elektroluminescencyjnej, dioda laserowa jest 
zbudowana tak, by stworzyć wokół złącza rezonator optyczny, co przy odpowiednio wysokim napięciu i prądzie 
zasilania sprzyja emisji wymuszonej, i powstaniu spójnej, monochromatycznej wiązki światła. 

 Rys.3 Rekombinacja i wysyłanie światła 

18. Zgodnie ze znaczeniem akronimu LASER jest wzmacniaczem światła. Opisz jak zachodzi zwiększenie 
energii wiązki światła w laserze. 

 
Zgodnie z akronimem Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation wzmocnienie światła odbywa się 
poprzez wymuszoną emisję promieniowania. 
 
Wymuszona emisja ‐ atom jest w stanie wzbudzonym i pozostaje w tym stanie przez pewien czas. Jeśli w tym 
momencie wokół atomu istnieje promieniowanie elektromagnetyczne o odpowiedniej częstotliwości może ono 
pobudzić atom do spadku na poziom podstawowy. W ten sposób atom emituje promieniowanie dokładnie 
takie samo jak promieniowanie padające (zgodne co do energii, kierunku, fazy, częstotliwości, polaryzacji) – 
emitowany foton jest taki sam jak foton padający.