Che cos'è la corrente di diffusione nei semiconduttori e nelle sue derivazioni

La corrente di diffusione viene generata principalmente in semiconduttori dove il doping non è coerente. Quindi, per rendere coerente il drogaggio, il flusso dei portatori di carica all'interno di questo avviene dalla regione di alta concentrazione a quella bassa. Quindi questo è noto come corrente di diffusione. Generalmente, questo processo non si verifica all'interno dei conduttori. La funzione principale di questa corrente all'interno del semiconduttore è dovuta alla corrente dominante sulla giunzione. Alla condizione di stabilità, le correnti nette sono zero poiché la corrente diretta è non distorta dalla corrente di deriva inversa, tuttavia entrambe le correnti come deriva e diffusione sono presenti nella regione di svuotamento. Questo articolo discute una panoramica di cosa intendi per corrente di diffusione e la sua formula.

Cos'è la corrente di diffusione?

Definizione: La corrente di diffusione può essere definita come i portatori di carica all'interno un semiconduttore come buchi o elettroni fluiscono da uno stato di alta concentrazione a uno stato di bassa concentrazione. La regione in cui può essere presente un numero di elettroni è nota come concentrazione più elevata mentre l'area in cui può essere presente un numero basso di elettroni è nota come concentrazione bassa. Il flusso di corrente può essere generato a causa del flusso dei portatori di carica dalle regioni alte a quelle basse. Il processo di diffusione avviene principalmente all'interno di un semiconduttore quando questo viene drogato in modo non coerente.

Corrente di diffusione in semiconduttori di tipo N.

Di seguito è mostrato lo schema di un semiconduttore di tipo n. Quando consideriamo un materiale semiconduttore di tipo N non drogato in modo coerente, un numero di elettroni è presente in una regione di alto livello mentre il basso numero di elettroni presenti nelle regioni di basso livello. La presenza del numero di elettroni sul lato di alto livello nel materiale semiconduttore può essere maggiore. Di conseguenza, una forza repulsiva può essere sperimentata l'una dall'altra. Il flusso di elettroni nel materiale semiconduttore sarà da una regione alta a una regione bassa per ottenere una concentrazione di elettroni coerente.

corrente di diffusione nel semiconduttore

Pertanto, il materiale diventa equivalente alla concentrazione di elettroni. Gli elettroni fluiscono dalla regione sinistra a quella destra formeranno corrente. In questo materiale, il processo di diffusione avviene principalmente allo stesso modo. Ad entrambe le correnti piace deriva e la diffusione avverrà all'interno dei dispositivi semiconduttori. Questa corrente può verificarsi quando viene applicato il campo elettrico e non avviene entro a conducente . La direzione di questa corrente è simile o inversa rispetto alla corrente di deriva.

Formula della corrente di diffusione

La formula della corrente di diffusione per il gradiente di concentrazione e l'equazione della densità è discussa di seguito.

Gradiente di concentrazione

In qualsiasi materiale semiconduttore, esiste l'esistenza degli elettroni altrimenti lacera la concentrazione. La disparità all'interno di questo elettrone, altrimenti la concentrazione dei buchi può essere chiamata gradiente di concentrazione. La densità è comparativa al gradiente di concentrazione.

Se il valore del gradiente di concentrazione è alto, successivamente la densità della corrente sarà alta. Se il valore del gradiente di concentrazione è inferiore, anche la densità di diffusione è bassa.

Le equazioni tra le densità e i gradienti di concentrazione possono essere scritte come

Di seguito è mostrata l'equazione del gradiente di concentrazione e della densità di corrente del semiconduttore di tipo N.

Jn ∝ dn / dx

Di seguito è mostrata l'equazione del gradiente di concentrazione e della densità di corrente del semiconduttore di tipo P.

Jp ∝ dn / dx

Qui, rispetto ai buchi così come agli elettroni, indica la densità

Nelle equazioni precedenti, 'Jn' è la densità di corrente a causa degli elettroni

'Jp' è la diffusione della densità di corrente a causa dei buchi.

Equazione della densità della corrente di diffusione

È possibile scrivere la densità di diffusione dovuta alla concentrazione del vettore di elettroni m^Due/V.s

Jn = + eDn dn / dx

Allo stesso modo, la densità di diffusione dovuta alla concentrazione del vettore dei fori può essere scritta come

Jp = -eDp dp / dx

L'equazione di cui sopra è per le densità delle densità di diffusione rispetto agli elettroni e ai buchi, ma la densità complessiva della corrente dei rispettivi buchi o elettroni può essere data dalla somma della diffusione e della corrente di deriva.

Nelle equazioni precedenti, 'Dn' e 'Dp' sono il coefficiente di diffusione degli elettroni e dei buchi

La densità di diffusione totale rispetto agli elettroni è scritta come

Jn = Corrente di deriva + Corrente di diffusione

Jn = enμnE + eDn dn / dx

L'intera densità di diffusione dei buchi è data dalle singole equazioni di densità di elettroni e lacune. Quindi la densità della corrente totale può essere scritta come

Jp = Corrente di deriva + Corrente di diffusione

Jp = epμpE - eDp dp / dx

Domande frequenti

1). Cos'è la corrente di diffusione in polarografia?

Un elettrodo come la caduta di mercurio in polarografia, il flusso è controllato attraverso la velocità di diffusione dei tipi di soluzione attiva attraverso la concentrazione del gradiente generata rimuovendo molecole o ioni sulla superficie dell'elettrodo.

2). Qual è la lunghezza di diffusione?

La lunghezza media di un vettore che scorre tra la generazione e la ricombinazione è nota come lunghezza di diffusione.

3). Cosa c'è di corrente?

È la portata del portatore di carica elettrica.

4). Qual è la formula attuale?

La formula è I = V / R

Dove,

'Io' è la corrente elettrica

'V' è una tensione elettrica

'R' è la resistenza del filo

5). Cosa significa deriva?

La corrente di deriva è il flusso di portatori di carica come elettroni e lacune a causa del campo elettrico o della tensione applicati.

Quindi, questo è tutto una panoramica della corrente di diffusione e le equazioni di queste densità di corrente possono essere descritte sia per gli elettroni che per i buchi. Ecco una domanda per te, qual è la differenza tra corrente di deriva e corrente di diffusione?