يتم إنشاء تيار الانتشار بشكل أساسي في أشباه الموصلات حيث لا تكون المنشطات متسقة. لذلك ، لجعل المنشطات متسقة ، تتدفق حاملات الشحنة داخل هذا من منطقة التركيز العالي إلى التركيز المنخفض. لذلك يُعرف هذا باسم تيار الانتشار. بشكل عام ، لا تحدث هذه العملية داخل الموصلات. الوظيفة الرئيسية لهذا التيار داخل أشباه الموصلات ترجع إلى التيار المسيطر على التقاطع. في حالة الاستقرار ، تكون التيارات الصافية صفرية حيث يكون التيار الأمامي غير متحيز من خلال تيار الانجراف العكسي ، لكن كلا التيارات مثل الانجراف والانتشار موجودة في منطقة الاستنفاد. تتناول هذه المقالة نظرة عامة على ماذا تقصد بتيار الانتشار وصيغته.

ما هو تيار الانتشار؟

تعريف: يمكن تعريف تيار الانتشار على أنه حاملات الشحنة في الداخل أشباه الموصلات مثل الثقوب أو الإلكترونات تتدفق من حالة التركيز العالي إلى حالة التركيز المنخفض. تُعرف المنطقة التي يمكن أن يوجد فيها عدد من الإلكترونات بالتركيز العالي بينما تُعرف المنطقة التي يمكن أن يوجد فيها عدد قليل من الإلكترونات بالتركيز المنخفض. يمكن أن يتولد تدفق التيار بسبب تدفق ناقلات الشحنة من المناطق المرتفعة إلى المناطق المنخفضة. تحدث عملية الانتشار بشكل أساسي داخل أشباه الموصلات عندما يتم تعاطيها بشكل غير متسق.

انتشار التيار في أشباه الموصلات من النوع N.

يظهر الرسم التخطيطي لأشباه الموصلات من النوع n أدناه. عندما نفكر في مادة شبه موصلة من النوع N غير متسقة ، يوجد عدد من الإلكترونات في منطقة عالية المستوى بينما يوجد عدد منخفض من الإلكترونات في المناطق منخفضة المستوى. يمكن أن يكون حدوث عدد الإلكترونات في الجانب عالي المستوى في مادة أشباه الموصلات أكثر. وبالتالي ، يمكن تجربة قوة طاردة من بعضها البعض. سيكون تدفق الإلكترونات في مادة أشباه الموصلات من منطقة عالية إلى منطقة منخفضة للحصول على تركيز إلكترون ثابت.

انتشار التيار في أشباه الموصلات

“تحويل 220 فولت إلى 110 فولت الدائرة ”

لذلك ، فإن المادة تكافئ تركيز الإلكترونات. تتدفق الإلكترونات من المنطقة اليسرى إلى المنطقة اليمنى لتكوين تيار. في هذه المادة ، تحدث عملية الانتشار بشكل أساسي بنفس الطريقة. كلا التيارات مثل المغزى & سيحدث الانتشار داخل أجهزة أشباه الموصلات. يمكن أن يحدث هذا التيار عند تطبيق المجال الكهربائي ولا يحدث داخل نطاق سائق . اتجاه هذا التيار مشابه أو عكسي عند مقارنته بتيار الانجراف.

صيغة الانتشار الحالية

تمت مناقشة الصيغة الحالية للانتشار لمعادلة التدرج والكثافة أدناه.

تدرج التركيز

في أي مادة شبه موصلة ، يوجد وجود للإلكترونات خلاف ذلك ثقوب في التركيز. يمكن تسمية التباين داخل هذا الإلكترون بتركيز الثقوب على أنه تدرج تركيز. الكثافة مقارنة بتدرج التركيز.

إذا كانت قيمة تدرج التركيز عالية ، فإن كثافة التيار ستكون عالية. إذا كانت قيمة تدرج التركيز أقل ، فإن كثافة الانتشار تكون منخفضة أيضًا.

يمكن كتابة المعادلات بين تدرجات الكثافة والتركيز على شكل

معادلة تدرج التركيز والكثافة الحالية لأشباه الموصلات من النوع N موضحة أدناه.

Jn ∝ dn / dx

معادلة تدرج التركيز والكثافة الحالية لأشباه الموصلات من النوع P موضحة أدناه.

Jp ∝ dn / dx

هنا ، فيما يتعلق بالثقوب وكذلك الإلكترونات ، فإنه يدل على الكثافة

في المعادلات أعلاه ، 'Jn' هي كثافة التيار بسبب الإلكترونات

'Jp' هو انتشار كثافة التيار بسبب الثقوب.

معادلة كثافة تيار الانتشار

يمكن كتابة كثافة الانتشار بسبب تركيز الناقل للإلكترونات م^اثنين/ضد

Jn = + eDn dn / dx

وبالمثل ، يمكن كتابة كثافة الانتشار بسبب تركيز الثقوب الحاملة على شكل

Jp = -EDp dp / dx

المعادلة أعلاه لكثافة الانتشار فيما يتعلق بالإلكترونات والثقوب ولكن يمكن إعطاء الكثافة الإجمالية لتيار الثقوب أو الإلكترونات من خلال مجموع تيار الانتشار والانجراف.

في المعادلات أعلاه ، 'Dn' و 'Dp' هما معامل انتشار الإلكترونات وكذلك الثقوب

تتم كتابة كثافة الانتشار الكلية فيما يتعلق بالإلكترونات

Jn = تيار الانجراف + تيار الانتشار

Jn = enμnE + eDn dn / dx

يتم إعطاء كثافة انتشار الثقوب بأكملها من خلال معادلات الكثافة الفردية للإلكترونات والثقوب. لذلك يمكن كتابة كثافة التيار الكلي كـ

Jp = تيار الانجراف + تيار الانتشار

Jp = epμpE - eDp dp / dx

أسئلة وأجوبة

1). ما هو انتشار التيار في الاستقطاب؟

قطب كهربائي مثل إسقاط الزئبق في الاستقطاب ، يتم التحكم في التدفق من خلال معدل انتشار أنواع المحاليل النشطة عبر تركيز التدرج المتولد عن طريق إزالة الجزيئات أو الأيونات الموجودة على سطح القطب.

2). ما هو طول الانتشار؟

يُعرف متوسط طول الناقل الذي يتدفق بين التوليد وإعادة التركيب بطول الانتشار.

3). ما هو التيار؟

إنه معدل تدفق حامل الشحنة الكهربائية.

4). ما هي الصيغة الحالية؟

الصيغة هي I = V / R

“1 المرحلة إلى 3 مخطط محول المرحلة ”

أين،

'أنا' هو التيار الكهربائي

'V' هو جهد كهربائي

'R' هي مقاومة السلك

5). ماذا يعني الانجراف؟

تيار الانجراف هو تدفق حاملات الشحنة مثل الإلكترونات والثقوب بسبب المجال أو الجهد الكهربائي المطبق.

وبالتالي ، هذا كل شيء عن نظرة عامة على تيار الانتشار ويمكن وصف معادلات هذه الكثافة الحالية للإلكترون وكذلك الثقوب. إليك سؤال لك ، ما هو الفرق بين تيار الانجراف والانتشار؟