กระแสการแพร่กระจายในอุปกรณ์กึ่งตัวนำคืออะไรและที่มาของมัน

ลองใช้เครื่องมือของเราเพื่อกำจัดปัญหา





กระแสการแพร่กระจายส่วนใหญ่เกิดขึ้นใน เซมิคอนดักเตอร์ ที่ยาสลบไม่สอดคล้องกัน ดังนั้นเพื่อให้ยาสลบมีความสม่ำเสมอผู้ให้บริการประจุจะไหลภายในสิ่งนี้เกิดขึ้นจากบริเวณที่มีความเข้มข้นสูงไปยังความเข้มข้นต่ำ ดังนั้นจึงเรียกว่ากระแสการแพร่กระจาย โดยทั่วไปกระบวนการนี้ไม่ได้เกิดขึ้นภายในตัวนำ หน้าที่หลักของกระแสนี้ภายในเซมิคอนดักเตอร์เกิดจากกระแสไฟฟ้าที่มีอำนาจเหนือทางแยก ที่สภาวะความเสถียรกระแสสุทธิจะเป็นศูนย์เนื่องจากกระแสไปข้างหน้าไม่เอนเอียงผ่านกระแสดริฟท์ย้อนกลับอย่างไรก็ตามกระแสทั้งสองอย่างเช่นดริฟท์และการแพร่กระจายจะมีอยู่ในพื้นที่พร่อง บทความนี้กล่าวถึงภาพรวมของ กระแสการแพร่กระจายหมายความว่าอย่างไร และสูตรของมัน

Diffusion Current คืออะไร?

คำจำกัดความ: กระแสการแพร่สามารถกำหนดให้เป็นตัวพาประจุภายใน เซมิคอนดักเตอร์ เช่นโฮลหรืออิเล็กตรอนไหลจากสถานะความเข้มข้นสูงไปยังสถานะความเข้มข้นต่ำ บริเวณที่สามารถมีอิเล็กตรอนได้จำนวนหนึ่งเรียกว่ามีความเข้มข้นสูงกว่าในขณะที่บริเวณที่สามารถมีอิเล็กตรอนได้จำนวนต่ำเรียกว่าความเข้มข้นต่ำ การไหลของกระแสสามารถเกิดขึ้นได้เนื่องจากการไหลของตัวพาประจุจากบริเวณที่สูงไปยังพื้นที่ต่ำ กระบวนการแพร่กระจายส่วนใหญ่เกิดขึ้นภายในเซมิคอนดักเตอร์เมื่อมีการเจือไม่สม่ำเสมอ




กระแสการแพร่กระจายในสารกึ่งตัวนำชนิด N

แผนภาพของสารกึ่งตัวนำชนิด n แสดงไว้ด้านล่าง เมื่อเราพิจารณาวัสดุเซมิคอนดักเตอร์ชนิด N ที่ไม่ได้รับการเจืออย่างสม่ำเสมอจะมีอิเล็กตรอนจำนวนหนึ่งอยู่ในบริเวณระดับสูงในขณะที่มีอิเล็กตรอนต่ำอยู่ในบริเวณระดับต่ำ การเกิดจำนวนอิเล็กตรอนที่ด้านระดับสูงในวัสดุเซมิคอนดักเตอร์ได้มากขึ้น ด้วยเหตุนี้จึงสามารถสัมผัสพลังที่น่ารังเกียจจากกันและกันได้ การไหลของอิเล็กตรอนในวัสดุเซมิคอนดักเตอร์จะจากบริเวณที่สูงไปยังบริเวณที่ต่ำเพื่อให้ได้ความเข้มข้นของอิเล็กตรอนที่สม่ำเสมอ

การแพร่กระจายกระแสในเซมิคอนดักเตอร์

การแพร่กระจายกระแสในเซมิคอนดักเตอร์



ดังนั้นวัสดุจึงได้รับเทียบเท่ากับความเข้มข้นของอิเล็กตรอน อิเล็กตรอนที่ไหลจากบริเวณด้านซ้ายไปยังพื้นที่ด้านขวาจะรวมตัวกันเป็นกระแส ในวัสดุนี้กระบวนการแพร่กระจายส่วนใหญ่เกิดขึ้นในลักษณะเดียวกัน ทั้งกระแสชอบ ล่องลอย & การแพร่กระจายจะเกิดขึ้นภายในอุปกรณ์เซมิคอนดักเตอร์ กระแสไฟฟ้านี้สามารถเกิดขึ้นได้เมื่อใช้สนามไฟฟ้าและไม่เกิดขึ้นภายใน a คนขับ . ทิศทางของกระแสนี้ใกล้เคียงกันหรือย้อนกลับเมื่อเปรียบเทียบกับกระแสดริฟต์

สูตรปัจจุบันการแพร่กระจาย

สูตรปัจจุบันของการแพร่กระจายสำหรับสมการการไล่ระดับความเข้มข้นและความหนาแน่นจะกล่าวถึงด้านล่าง

ความเข้มข้นไล่ระดับสี

ในวัสดุเซมิคอนดักเตอร์ใด ๆ มีการดำรงอยู่ของอิเล็กตรอนมิฉะนั้นความเข้มข้นของรู ความเหลื่อมล้ำภายในอิเล็กตรอนนี้ความเข้มข้นของรูสามารถเรียกได้ว่าเป็นการไล่ระดับความเข้มข้น ความหนาแน่นเปรียบเทียบกับการไล่ระดับความเข้มข้น


ถ้าค่าของการไล่ระดับความเข้มข้นสูงความหนาแน่นของกระแสจะสูงในเวลาต่อมา ถ้าค่าของการไล่ระดับความเข้มข้นน้อยกว่าความหนาแน่นของการแพร่กระจายก็จะต่ำเช่นกัน

สมการระหว่างความหนาแน่นและการไล่ระดับความเข้มข้นสามารถเขียนเป็น

สมการของการไล่ระดับความเข้มข้นและความหนาแน่นกระแสของเซมิคอนดักเตอร์ชนิด N แสดงไว้ด้านล่าง

Jn ∝ dn / dx

สมการของการไล่ระดับความเข้มข้นและความหนาแน่นกระแสของเซมิคอนดักเตอร์ชนิด P แสดงไว้ด้านล่าง

Jp ∝ dn / dx

ในส่วนที่เกี่ยวกับหลุมและอิเล็กตรอนนั้นหมายถึงความหนาแน่น

ในสมการข้างต้น 'Jn' คือความหนาแน่นของกระแสไฟฟ้าเนื่องจากอิเล็กตรอน

‘Jp’ คือการแพร่กระจายของความหนาแน่นกระแสเนื่องจากมีรู

การแพร่กระจายสมการความหนาแน่นปัจจุบัน

ความหนาแน่นของการแพร่เนื่องจากความเข้มข้นของอิเล็กตรอนสามารถเขียนได้โดย สอง/V.s

Jn = + eDn dn / dx

ในทำนองเดียวกันความหนาแน่นของการแพร่เนื่องจากความเข้มข้นของตัวพาหะสามารถเขียนเป็น

Jp = -eDp dp / dx

สมการข้างต้นใช้สำหรับความหนาแน่นของความหนาแน่นของการแพร่กระจายที่เกี่ยวกับอิเล็กตรอนและโฮล แต่ความหนาแน่นโดยรวมของกระแสของหลุมหรืออิเล็กตรอนตามลำดับสามารถหาได้จากผลรวมของการแพร่กระจายและกระแสดริฟต์

ในสมการข้างต้น 'Dn' และ 'Dp' คือค่าสัมประสิทธิ์การแพร่กระจายของอิเล็กตรอนและโฮล

ความหนาแน่นของการแพร่รวมที่เกี่ยวกับอิเล็กตรอนเขียนเป็น

Jn = กระแสดริฟต์ + กระแสการแพร่กระจาย

Jn = enμnE + eDn dn / dx

ความหนาแน่นของการแพร่กระจายทั้งหมดของรูจะได้รับจากสมการความหนาแน่นของอิเล็กตรอนและโฮล ดังนั้นความหนาแน่นของกระแสรวมสามารถเขียนเป็น

Jp = กระแสดริฟต์ + กระแสแพร่

Jp = epμpE - eDp dp / dx

คำถามที่พบบ่อย

1). กระแสการแพร่กระจายในโพลาโรกราฟฟีคืออะไร?

อิเล็กโทรดเช่นการทิ้งปรอทในโพลากราฟการไหลจะถูกควบคุมโดยอัตราการแพร่กระจายของชนิดสารละลายที่ใช้งานอยู่ในความเข้มข้นของการไล่ระดับสีที่สร้างขึ้นโดยการกำจัดโมเลกุลหรือไอออนที่พื้นผิวของขั้วไฟฟ้า

2). ความยาวการแพร่กระจายคืออะไร?

ความยาวเฉลี่ยของพาหะซึ่งไหลระหว่างการสร้างและการรวมตัวกันใหม่เรียกว่าความยาวการแพร่กระจาย

3). ปัจจุบันคืออะไร?

มันคืออัตราการไหลของตัวพาประจุไฟฟ้า

4). สูตรปัจจุบันคืออะไร?

สูตรคือ I = V / R

ที่ไหน

‘I’ คือกระแสไฟฟ้า

‘V’ คือแรงดันไฟฟ้า

‘R’ คือความต้านทานของลวด

5). Drift หมายถึงอะไร?

กระแสดริฟต์คือการไหลของตัวพาประจุเช่นอิเล็กตรอนและโฮลเนื่องจากสนามไฟฟ้าหรือแรงดันไฟฟ้าที่ใช้

ดังนั้นทั้งหมดนี้เป็นข้อมูลเกี่ยวกับ ภาพรวมของกระแสการแพร่กระจาย และสมการของความหนาแน่นกระแสเหล่านี้สามารถอธิบายได้สำหรับอิเล็กตรอนและโฮล นี่คือคำถามสำหรับคุณอะไรคือความแตกต่างระหว่างกระแสดริฟท์และการแพร่กระจาย?