電流電圧特性
電流-電圧特性
出典: フリー百科事典『ウィキペディア（Wikipedia）』 (2020/11/07 05:33 UTC 版)
「AMPA型グルタミン酸受容体」の記事における「電流-電圧特性」の解説
GluR2を持つ受容体の他の相違点としては、比較的オームの法則に従った、線形の電流-電圧特性を持つことがあげられる。他のサブユニットのみで構成されるAMPA受容体は、膜電位が負の状態ではオームの法則に従うが、正の状態ではほとんど電流を流さない、内向きの整流性を持つことが知られている(右図参照)。これは、膜電位が正のとき、GluR1,3,4の各サブユニットは細胞内ポリアミンによる阻害を受けているためである。
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電流-電圧特性
出典: フリー百科事典『ウィキペディア（Wikipedia）』 (2019/03/21 00:48 UTC 版)
空乏層を流れる電流密度 J {\displaystyle J} は、電子による部分 J n {\displaystyle J_{n}} と正孔による部分 J p {\displaystyle J_{p}} に分けることができる。空乏層でのキャリア生成と再結合を無視できると仮定すると、全電流密度 J {\displaystyle J} は空乏層の両端（ x = x n , x p {\displaystyle x=x_{n},x_{p}} ）での電子と正孔による拡散電流の和となる。 J = J n ( x p ) + J p ( x n ) {\displaystyle J=J_{n}(x_{p})+J_{p}(x_{n})} ここでn型領域とp型領域の少数キャリアによる電流は拡散電流であるとする。また少数キャリア濃度 n p , p n {\displaystyle n_{p},p_{n}} は、定数である熱平衡キャリア部分 n p 0 , p n 0 {\displaystyle n_{p0},p_{n0}} と位置と時間に依存する過剰キャリア部分 Δ n p , Δ p n {\displaystyle \Delta n_{p},\Delta p_{n}} に分解できる。 J n ( x p ) = q D n ∂ n p ∂ x | x = x p = q D n ∂ Δ n p ∂ x | x = x p {\displaystyle J_{n}(x_{p})=qD_{n}\left.{\frac {\partial n_{p}}{\partial x}}\right|_{x=x_{p}}=qD_{n}\left.{\frac {\partial \Delta n_{p}}{\partial x}}\right|_{x=x_{p}}} J p ( x n ) = − q D p ∂ p n ∂ x | x = x n = − q D p ∂ Δ p n ∂ x | x = x n {\displaystyle J_{p}(x_{n})=-qD_{p}\left.{\frac {\partial p_{n}}{\partial x}}\right|_{x=x_{n}}=-qD_{p}\left.{\frac {\partial \Delta p_{n}}{\partial x}}\right|_{x=x_{n}}} Δ n p {\displaystyle \Delta n_{p}} と Δ p n {\displaystyle \Delta p_{n}} を求めるために連続の式を考える。電子と正孔の生成速度を G n , G p {\displaystyle G_{n},G_{p}} とし、また電子と正孔の再結合速度は電子と正孔の寿命を τ n , τ p {\displaystyle \tau _{n},\tau _{p}} として R n = Δ n / τ n {\displaystyle R_{n}=\Delta n/\tau _{n}} 、 R p = Δ p / τ p {\displaystyle R_{p}=\Delta p/\tau _{p}} と書けるため、連続の式は次のように書ける。 ∂ n ∂ t = ∂ Δ n ∂ t = 1 q ( ∂ J n ∂ x ) + G n − Δ n τ n {\displaystyle {\frac {\partial n}{\partial t}}={\frac {\partial \Delta n}{\partial t}}={\frac {1}{q}}\left({\frac {\partial J_{n}}{\partial x}}\right)+G_{n}-{\frac {\Delta n}{\tau _{n}}}} ∂ p ∂ t = ∂ Δ p ∂ t = − 1 q ( ∂ J p ∂ x ) + G p − Δ p τ p {\displaystyle {\frac {\partial p}{\partial t}}={\frac {\partial \Delta p}{\partial t}}=-{\frac {1}{q}}\left({\frac {\partial J_{p}}{\partial x}}\right)+G_{p}-{\frac {\Delta p}{\tau _{p}}}} 熱平衡では時間変化はゼロである。また電子と生成の生成を無視すると、 0 = D n ∂ 2 Δ n ( x . t ) ∂ x 2 − Δ n τ n {\displaystyle 0=D_{n}{\frac {\partial ^{2}\Delta n(x.t)}{\partial x^{2}}}-{\frac {\Delta n}{\tau _{n}}}} 0 = D p ∂ 2 Δ p ( x . t ) ∂ x 2 − Δ p τ p {\displaystyle 0=D_{p}{\frac {\partial ^{2}\Delta p(x.t)}{\partial x^{2}}}-{\frac {\Delta p}{\tau _{p}}}} 境界条件として空乏層から十分に離れたp型側、n型側では Δ n p = Δ p n = 0 {\displaystyle \Delta n_{p}=\Delta p_{n}=0} 、空乏層の両端 x = x p , x n {\displaystyle x=x_{p},x_{n}} では Δ n p = n p − n p 0 = e q V / k T {\displaystyle \Delta n_{p}=n_{p}-n_{p0}=e^{qV/kT}} 、 Δ p n = p n − p n 0 = e q V / k T {\displaystyle \Delta p_{n}=p_{n}-p_{n0}=e^{qV/kT}} として解くと、 Δ n p = n p 0 ( e q V / k T − 1 ) e − ( x − x n ) / L n {\displaystyle \Delta n_{p}=n_{p0}\left(e^{qV/kT}-1\right)e^{-(x-x_{n})/L_{n}}} Δ p n = p n 0 ( e q V / k T − 1 ) e − ( x − x n ) / L p {\displaystyle \Delta p_{n}=p_{n0}\left(e^{qV/kT}-1\right)e^{-(x-x_{n})/L_{p}}} ここで L n = D n τ n {\displaystyle L_{n}={\sqrt {D_{n}\tau _{n}}}} 、 L p = D p τ p {\displaystyle L_{p}={\sqrt {D_{p}\tau _{p}}}} は拡散長である。これらを代入すると、全電流密度は次のように与えられる。 J = J n + J p = q ( D n n p 0 L n + D p p n 0 L p ) ( e q V / k T − 1 ) {\displaystyle J=J_{n}+J_{p}=q\left({\frac {D_{n}n_{p0}}{L_{n}}}+{\frac {D_{p}p_{n0}}{L_{p}}}\right)\left(e^{qV/kT}-1\right)} 降伏していない領域におけるpn接合ダイオードの電流と電圧の関係は、Jo を逆方向飽和電流、qを電気素量、Vを電圧、nを理想ダイオード因子、kをボルツマン定数、Tを温度として J = J o { exp ( q V n k T ) − 1 } {\displaystyle J=J_{o}{\Big \{}\exp {\Big (}{\frac {qV}{nkT}}{\Big )}-1{\Big \}}} のように表される。ここで n=1 としたものがpn接合の理想I-V特性である。
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