3.1.2 Die Poissongleichung



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3.1.2 Die Poissongleichung

Eine positive Raumladungsdichte ist nach der dritten Maxwellgleichung die Quelle einer elektrischen Verschiebung. Setzt man Gleichung (3.5) in (3.3) ein, erhält man:

 

Wenn die charakteristischen Abmessungen des Bauelements sehr klein gegenüber der Wellenlänge sind, herrschen quasistationäre Bedingungen. Die Wirkung von Strom- und Raumladungsdichten kann dann als instantan angenommen werden. (Nimmt man als charakteristische Länge, ist diese Annahme bis gerechtfertigt [18]). Unter quasistationären Bedingungen kann die Zeitableitung in (3.8) vernachlässigt werden, sodaß das elektrische und magnetische Feld entkoppelt sind. Die elektrische Feldstärke ist als Gradient ausschließlich des skalaren elektrostatischen Potentials darstellbar:

 

Setzt man Gl. (3.12) in Gl. (3.11) ein, ergibt sich unmittelbar die Poissongleichung:

Im Halbleiter kann die gesamte Raumladung in Beiträge fester und beweglicher Ladungen aufgeteilt werden [18], [168]:

  

, sind die Elektronen- bzw. Löcherkonzentrationen, , bezeichnen die Konzentrationen ionisierter Dopanden, der Donatoren und der Akzeptoren. ist die Nettokonzentration der ionisierten Dopanden:

 

Die Poissongleichung verknüpft das elektrostatische Potential mit den festen Ladungen der ionisierten Dopanden und den beweglichen Ladungen der Elektronen und Löcher. Die elektrische Feldstärke ist 'per definitionem' vom höheren zum niederen Potential gerichtet. Eine positive Ladung ist eine elektrische Feldquelle, eine negative Ladung eine Feldsenke.



Martin Stiftinger
Sat Jun 10 15:00:12 MET DST 1995