Čo je to difúzny prúd v polovodičoch a jeho derivácie

Čo je to difúzny prúd v polovodičoch a jeho derivácie

Difúzny prúd sa generuje hlavne v polovodiče kde doping nie je konzistentný. Aby bol doping konzistentný, nosiče náboja v nich prúdia z oblasti vysokej koncentrácie do nízkej koncentrácie. Toto je teda známe ako difúzny prúd. Tento proces sa vo všeobecnosti nedeje u vodičov. Hlavná funkcia tohto prúdu v polovodiči je spôsobená dominujúcim prúdom na križovatke. Za podmienok stability sú čisté prúdy nulové, pretože dopredný prúd je nestranný prostredníctvom reverzného driftového prúdu, avšak obidva prúdy ako drift a difúzia sú prítomné v oblasti vyčerpania. Tento článok pojednáva o prehľade čo myslíš difúznym prúdom a jeho vzorec.



Čo je to difúzny prúd?

Definícia: Difúzny prúd možno definovať ako nosiče náboja vo vnútri polovodič ako otvory alebo elektróny prúdia zo stavu s vysokou koncentráciou do stavu s nízkou koncentráciou. Oblasť, kde môže byť prítomný počet elektrónov, je známa ako vyššia koncentrácia, zatiaľ čo oblasť, kde môže byť prítomný nízky počet elektrónov, je známa ako nízka koncentrácia. Tok prúdu možno generovať kvôli toku nosičov náboja z vysokých oblastí do nízkych oblastí. Proces difúzie sa vyskytuje hlavne v polovodiči, keď je dopovaný nie dôsledne.


Difúzny prúd v polovodiči typu N.

Schéma polovodiča typu n je uvedená nižšie. Keď vezmeme do úvahy nekonzistentne dotovaný polovodičový materiál typu N, je množstvo elektrónov prítomných v oblasti vysokej úrovne, zatiaľ čo nízky počet elektrónov prítomných v oblastiach nízkej úrovne. Výskyt počtu elektrónov na strane vysokej úrovne v polovodičovom materiáli môže byť viac. V dôsledku toho môžu byť vzájomne prežívané odpudivé sily. Tok elektrónov v polovodičovom materiáli bude z vysokej oblasti do nízkej oblasti, aby sa získala konzistentná koncentrácia elektrónov.





Difúzny prúd v polovodiči

difúzny prúd v polovodiči

Preto materiál získa ekvivalent ku koncentrácii elektrónov. Elektróny prúdiace z ľavej oblasti do pravej oblasti budú tvoriť prúd. V tomto materiáli dochádza k procesu difúzie hlavne rovnakým spôsobom. Oba prúdy majú rady drift & k difúzii dôjde v polovodičových zariadeniach. Tento prúd môže nastať, keď sa použije elektrické pole, a nedeje sa to v a vodič . Smer tohto prúdu je v porovnaní s driftovým prúdom podobný alebo opačný.



Difúzny prúdový vzorec

Ďalej je diskutovaný vzorec difúzneho prúdu pre rovnicu koncentračného gradientu a hustoty.

Koncentračný gradient

V akomkoľvek polovodičovom materiáli existujú elektróny, inak je koncentrácia otvorov. Nepomer v tomto elektróne, inak môže byť koncentrácia otvorov nazývaná ako koncentračný gradient. Hustota je porovnateľná s koncentračným gradientom.


Ak je hodnota gradientu koncentrácie vysoká, potom bude vysoká hustota prúdu. Ak je hodnota koncentračného gradientu menšia, potom je tiež nízka difúzna hustota.

Rovnice medzi hustotami a gradientmi koncentrácie je možné písať ako

Rovnica koncentračného gradientu a prúdovej hustoty polovodiča typu N je uvedená nižšie.

Jn ∝ dn / dx

Rovnica koncentračného gradientu a prúdovej hustoty polovodiča typu P je uvedená nižšie.

Jp ∝ dn / dx

Tu, čo sa týka otvorov, ako aj elektrónov, znamená to hustotu

Vo vyššie uvedených rovniciach je „Jn“ hustota prúdu z dôvodu elektrónov

„Jp“ je difúzia prúdovej hustoty kvôli otvorom.

Rovnica hustoty difúzneho prúdu

Hustotu difúzie v dôsledku koncentrácie nosiča elektrónov možno zapísať pomocou mdva/V.s

Jn = + eDn dn / dx

Rovnako je možné zapísať difúznu hustotu v dôsledku koncentrácie nosiča v otvoroch ako

Jp = -eDp dp / dx

Vyššie uvedená rovnica je pre hustoty difúznych hustôt vzhľadom na elektróny a diery, ale celková hustota prúdu príslušných dier alebo elektrónov môže byť daná súčtom difúzneho a driftového prúdu.

Vo vyššie uvedených rovniciach sú „Dn“ a „Dp“ difúzny koeficient elektrónov aj dier.

Celková difúzna hustota vzhľadom na elektróny sa píše ako

Jn = driftový prúd + difúzny prúd

Jn = enμnE + eDn dn / dx

Celá difúzna hustota otvorov je daná individuálnymi rovnicami hustoty elektrónov a otvorov. Takže hustotu celkového prúdu možno zapísať ako

Jp = driftový prúd + difúzny prúd

Jp = epμpE - eDp dp / dx

Časté otázky

1). Čo je difúzny prúd v polarografii?

Elektróda, ktorá v polarografii kvapká ortuť, je tok riadený rýchlosťou difúzie typov aktívneho roztoku cez gradientovú koncentráciu generovanú odstránením molekúl alebo iónov na povrchu elektródy.

2). Aká je difúzna dĺžka?

Priemerná dĺžka nosiča, ktorý preteká medzi generáciou a rekombináciou, je známa ako difúzna dĺžka.

3). Čo je aktuálne?

Je to prietok nosiča elektrického náboja.

4). Aký je súčasný vzorec?

Vzorec je I = V / R

Kde,

„Ja“ je elektrický prúd

„V“ je elektrické napätie

„R“ je odpor drôtu

5). Čo znamená Drift?

Driftový prúd je tok nosičov náboja, ako sú elektróny a otvory, z dôvodu použitého elektrického poľa alebo napätia.

Toto je teda všetko o prehľad difúzneho prúdu a rovnice týchto prúdových hustôt možno opísať pre elektrón aj pre diery. Tu je otázka, aký je rozdiel medzi driftovým a difúznym prúdom?