Το ρεύμα διάχυσης παράγεται κυρίως στο ημιαγωγοί όπου το ντόπινγκ δεν είναι συνεπές. Έτσι, για να γίνει συνεπές το ντόπινγκ, η ροή των φορέων φόρτισης γίνεται από την περιοχή υψηλής συγκέντρωσης σε χαμηλή συγκέντρωση. Αυτό είναι λοιπόν γνωστό ως ρεύμα διάχυσης. Γενικά, αυτή η διαδικασία δεν συμβαίνει στους αγωγούς. Η κύρια λειτουργία αυτού του ρεύματος εντός του ημιαγωγού οφείλεται στο κυρίαρχο ρεύμα στη διασταύρωση. Στην κατάσταση σταθερότητας, τα καθαρά ρεύματα είναι μηδενικά καθώς το προς τα εμπρός ρεύμα είναι αμερόληπτο μέσω του ρεύματος αντίστροφης μετατόπισης, ωστόσο και τα δύο ρεύματα όπως η μετατόπιση και η διάχυση υπάρχουν στην περιοχή εξάντλησης. Αυτό το άρθρο περιγράφει μια επισκόπηση του τι εννοείς με το ρεύμα διάχυσης και τον τύπο του.
Τι είναι το ρεύμα διάχυσης;
Ορισμός: Το ρεύμα διάχυσης μπορεί να οριστεί ως φορέας φορτίου εντός έναν ημιαγωγό όπως τρύπες ή ηλεκτρόνια ρέουν από κατάσταση υψηλής συγκέντρωσης σε κατάσταση χαμηλής συγκέντρωσης. Η περιοχή όπου μπορεί να υπάρχει αριθμός ηλεκτρονίων είναι γνωστή ως υψηλότερη συγκέντρωση ενώ η περιοχή όπου μπορεί να υπάρχει μικρός αριθμός ηλεκτρονίων είναι γνωστή ως χαμηλή συγκέντρωση. Η ροή ρεύματος μπορεί να δημιουργηθεί λόγω της ροής φορέων φορτίου από υψηλές περιοχές προς χαμηλές περιοχές. Η διαδικασία της διάχυσης συμβαίνει κυρίως μέσα σε έναν ημιαγωγό όταν αυτό γίνεται ντόπινγκ όχι με συνέπεια.
Ρεύμα διάχυσης σε ημιαγωγό τύπου Ν
Το διάγραμμα ενός ημιαγωγού τύπου-n φαίνεται παρακάτω. Όταν θεωρούμε ένα υλικό ημιαγωγών τύπου Ν χωρίς προσβολή, ένας αριθμός ηλεκτρονίων υπάρχει σε μια περιοχή υψηλού επιπέδου ενώ ο χαμηλός αριθμός ηλεκτρονίων που υπάρχει στις περιοχές χαμηλού επιπέδου. Η εμφάνιση του αριθμού ηλεκτρονίων στην πλευρά υψηλού επιπέδου στο υλικό ημιαγωγού μπορεί να είναι μεγαλύτερη. Κατά συνέπεια, μια απωστική δύναμη μπορεί να βιώνεται η μία από την άλλη. Η ροή των ηλεκτρονίων στο υλικό ημιαγωγών θα είναι από μια υψηλή περιοχή σε μια χαμηλή περιοχή για να πάρει μια συνεπή συγκέντρωση ηλεκτρονίων.
διάχυση-ρεύμα-σε-ημιαγωγό
Επομένως, το υλικό ισοδυναμεί με συγκέντρωση ηλεκτρονίων. Τα ηλεκτρόνια ρέουν από την αριστερή περιοχή προς τη δεξιά περιοχή θα σχηματίσουν ρεύμα. Σε αυτό το υλικό, η διαδικασία διάχυσης συμβαίνει κυρίως με τον ίδιο τρόπο. Και τα δύο ρεύματα αρέσουν τάση & η διάχυση θα είχε συμβεί σε συσκευές ημιαγωγών. Αυτό το ρεύμα μπορεί να προκύψει όταν εφαρμόζεται το ηλεκτρικό πεδίο και δεν συμβαίνει μέσα σε ένα οδηγός . Η κατεύθυνση αυτού του ρεύματος είναι παρόμοια ή αντίστροφη σε σύγκριση με το ρεύμα μετατόπισης.
Τρέχων τύπος διάχυσης
Ο τύπος ρεύματος διάχυσης για την εξίσωση κλίσης και πυκνότητας συζητείται παρακάτω.
Βαθμίδα συγκέντρωσης
Σε οποιοδήποτε υλικό ημιαγωγού, υπάρχει η ύπαρξη των ηλεκτρονίων, διαφορετικά η συγκέντρωση οπών. Η ανισότητα εντός αυτού του ηλεκτρονίου, διαφορετικά η συγκέντρωση οπών μπορεί να ονομαστεί ως κλίση συγκέντρωσης. Η πυκνότητα είναι συγκριτική με τη βαθμίδα συγκέντρωσης.
Εάν η τιμή της κλίσης συγκέντρωσης είναι υψηλή, τότε η πυκνότητα του ρεύματος θα είναι υψηλή. Εάν η τιμή της διαβάθμισης συγκέντρωσης είναι μικρότερη, τότε η πυκνότητα διάχυσης είναι επίσης χαμηλή.
Οι εξισώσεις ανάμεσα στις πυκνότητες και τις κλίσεις συγκέντρωσης μπορούν να γραφτούν ως
Η εξίσωση της κλίσης συγκέντρωσης & της πυκνότητας ρεύματος του ημιαγωγού τύπου Ν φαίνεται παρακάτω.
Jn ∝ dn / dx
Η εξίσωση της κλίσης συγκέντρωσης & της πυκνότητας ρεύματος του ημιαγωγού τύπου Ρ φαίνεται παρακάτω.
Jp ∝ dn / dx
Εδώ, όσον αφορά τις οπές καθώς και τα ηλεκτρόνια, σημαίνει την πυκνότητα
Στις παραπάνω εξισώσεις, το «Jn» είναι η τρέχουσα πυκνότητα λόγω ηλεκτρονίων
Το «Jp» είναι η διάχυση της τρέχουσας πυκνότητας λόγω οπών.
Εξίσωση τρέχουσας πυκνότητας διάχυσης
Η πυκνότητα διάχυσης λόγω της συγκέντρωσης φορέων των ηλεκτρονίων μπορεί να γραφτεί από Μδύο/ V.s
Jn = + eDn dn / dx
Ομοίως, η πυκνότητα διάχυσης λόγω της συγκέντρωσης φορέων των οπών μπορεί να γραφτεί ως
Jp = -eDp dp / dx
Η παραπάνω εξίσωση αφορά τις πυκνότητες της πυκνότητας διάχυσης σε σχέση με τα ηλεκτρόνια και τις οπές, αλλά η συνολική πυκνότητα του ρεύματος των αντίστοιχων οπών ή ηλεκτρονίων μπορεί να δοθεί από το άθροισμα του ρεύματος διάχυσης και μετατόπισης.
Στις παραπάνω εξισώσεις, τα «Dn» και «Dp» είναι ο συντελεστής διάχυσης των ηλεκτρονίων καθώς και των οπών
Η συνολική πυκνότητα διάχυσης σε σχέση με τα ηλεκτρόνια γράφεται ως
Jn = Ρεύμα μετάδοσης + Ρεύμα διάχυσης
Jn = enμnE + eDn dn / dx
Ολόκληρη η πυκνότητα διάχυσης των οπών δίνεται μέσω των μεμονωμένων εξισώσεων πυκνότητας ηλεκτρονίων και οπών. Έτσι, η πυκνότητα του συνολικού ρεύματος μπορεί να γραφτεί ως
Jp = Ρεύμα μετάδοσης + Ρεύμα διάχυσης
Jp = epμpE - eDp dp / dx
Συχνές ερωτήσεις
1). Τι είναι το ρεύμα διάχυσης στην πολωγραφία;
Ένα ηλεκτρόδιο όπως η πτώση του υδραργύρου στην πολωγραφία, η ροή ελέγχεται μέσω του ρυθμού διάχυσης των τύπων ενεργού διαλύματος κατά μήκος της συγκέντρωσης βαθμίδωσης που δημιουργείται απομακρύνοντας μόρια ή ιόντα στην επιφάνεια του ηλεκτροδίου.
2). Ποιο είναι το μήκος διάχυσης;
Το μέσο μήκος ενός φορέα που ρέει μεταξύ παραγωγής και ανασυνδυασμού είναι γνωστό ως μήκος διάχυσης.
3). Τι είναι το τρέχον;
Είναι ο ρυθμός ροής του φορέα ηλεκτρικού φορτίου.
4). Ποιος είναι ο τρέχων τύπος;
Ο τύπος είναι I = V / R
Που,
«I» είναι το ηλεκτρικό ρεύμα
Το «V» είναι μια ηλεκτρική τάση
«R» είναι η αντίσταση του καλωδίου
5). Τι σημαίνει Drift;
Το ρεύμα κίνησης είναι η ροή φορέων φόρτισης όπως ηλεκτρόνια και οπές λόγω του εφαρμοζόμενου ηλεκτρικού πεδίου ή της τάσης.
Επομένως, αυτό είναι όλο μια επισκόπηση του ρεύματος διάχυσης και οι εξισώσεις αυτών των τρεχουσών πυκνότητας μπορούν να περιγραφούν τόσο για ηλεκτρόνια όσο και για οπές. Εδώ είναι μια ερώτηση για εσάς, ποια είναι η διαφορά μεταξύ του ρεύματος μετάδοσης και διάχυσης;
