حركة ناقلات الشحن أو التيار الكهربائي في فيزياء المادة المكثفة والكيمياء الكهربية يعرف بتيار الانجراف. يمكن أن يحدث هذا بسبب المجال الكهربائي المطبق على مسافة معينة. كثيرا ما تسمى هذه القوة الدافعة الكهربائية. في مادة شبه موصلة ، بمجرد تطبيق مجال كهربائي ، يمكن توليد التيار بسبب تدفق ناقلات الشحنة داخل أشباه الموصلات . يُعرف متوسط سرعة حامل الشحنة داخل تيار الانجراف باسم تيار الانجراف. يمكن وصف سرعة الانجراف والتيار الناتج من خلال التنقل الإلكتروني أو الكهربائي. تتناول هذه المقالة نظرة عامة على تيار الانجراف.
ما هو تيار الانجراف؟
الاشتقاق: تدفق ناقلات الشحنة استجابةً لـ الحقل الكهربائي يُعرف باسم تيار الانجراف. كثيرًا ما يستخدم هذا المفهوم في سياق الإلكترونات والثقوب في أشباه الموصلات. على الرغم من أن هذا المفهوم يستخدم أيضًا في المعادن والإلكتروليتات وما إلى ذلك.
تيار الانجراف
بمجرد تطبيق مجال كهربائي على أشباه الموصلات ، ستبدأ حاملات الشحنة في التدفق لتوليد التيار. سوف تتدفق الثقوب الموجودة في أشباه الموصلات عبر المجال الكهربائي بينما تتدفق الإلكترونات عكس المجال الكهربائي. هنا ، يمكن وصف تدفق كل حامل شحنة بأنه سرعة انجراف ثابتة (Vd). يعتمد مجموع هذا التيار بشكل أساسي على اهتمام ناقلات الشحن وتنقلها داخل المادة.
يرجى الرجوع إلى هذا الرابط لمعرفة المزيد ما هو تيار الانتشار في أشباه الموصلات ومشتقاتها
تيار الانجراف في أشباه الموصلات
نحن نعلم أن هناك نوعين من ناقلات الشحن الموجودة في أشباه الموصلات وهما الإلكترونات والثقوب. بمجرد تطبيق المجال الكهربائي على أشباه الموصلات ، سيكون تدفق الإلكترونات في اتجاه + Ve الطرفية للبطارية بينما تتدفق الثقوب في اتجاه –Ve الطرف للبطارية.
تيار الانجراف في أشباه الموصلات
في أشباه الموصلات ، تكون حاملات الشحنة السالبة عبارة عن إلكترونات وتكون ناقلات الشحنة الموجبة عبارة عن ثقوب. لقد ناقشنا بالفعل أن اتجاه تدفق الإلكترونات سينجذب بواسطة الطرف الموجب للبطارية بينما تنجذب الثقوب بواسطة الطرف السالب للبطارية.
في مادة شبه موصلة ، يتغير اتجاه تدفق الإلكترونات بسبب الاصطدام المستمر عبر الذرات. في كل مرة يضرب فيها تدفق الإلكترون ذرة ويرتد بطريقة عشوائية. الجهد المطبق على أشباه الموصلات لا يمنع الاصطدام وكذلك حركة الإلكترونات العشوائية ، ولكنه يتسبب في انجراف الإلكترونات في اتجاه الطرف الموجب.
بسبب المجال الكهربائي أو الجهد المطبق ، يمكن تحقيق متوسط السرعة بواسطة الإلكترونات أو الثقوب المعروفة باسم سرعة الانجراف.
عملية حسابية
يمكن إعطاء سرعة انجراف الإلكترونات كـ
الخامسن= µنيكون
وبالمثل ، يمكن إعطاء سرعة انجراف الثقوب كـ
الخامسص= µصيكون
من المعادلات أعلاه
Vn & Vp هما سرعة انجراف الإلكترونات والثقوب
µn & p هما تنقل الإلكترونات والثقوب
يتم تطبيق 'E' في المجال الكهربائي
اشتقاق كثافة تيار الانجراف
يمكن كتابة كثافة هذا التيار بسبب الإلكترونات الحرة
ين= enµنيكون
يمكن كتابة كثافة هذا التيار بسبب الثقوب على شكل
يص= epµصيكون
من المعادلات أعلاه ،
تعمل Jn & Jp على انحراف كثافة التيار بسبب الإلكترونات والثقوب
e = شحنة الإلكترون (1.602 × 10-19 كولوم).
ن & ع لا. من الإلكترونات والثقوب
لذلك يمكن الحصول على اشتقاق كثافة هذا التيار
J = Jn + Jp
استبدل قيم Jn & Jp في المعادلة أعلاه ، ثم نحصل عليها
= enµnE + epµpE
J = eE (nµn + ص)
العلاقة بين سرعة التيار وسرعة الانجراف
في الموصل ، يتم الإشارة إلى الطول والمساحة بـ l & A. وبالتالي ، يمكن إعطاء حجم الموصل كـ منظمة العفو الدولية
إذا كان لا. من الإلكترونات الحرة لكل وحدة حجم في الموصل هي 'n' ، ثم لا. سيكون عدد الإلكترونات الحرة داخل الموصل A / n.
إذا كانت الشحنة على كل إلكترون 'e' ، فإن الشحنة الكاملة على الإلكترونات داخل الموصل تُعطى كـ
س = أ / لا
عندما يتم تطبيق مصدر جهد عبر طرفي الموصل باستخدام بطارية ، يمكن أن يحدث المجال الكهربائي عبر الموصل
E = V / لتر
بسبب هذا المجال الكهربائي ، سيبدأ تدفق الإلكترونات داخل الموصل في التدفق عبر سرعة الانجراف باتجاه الطرف الموجب للموصل. وبالتالي يمكن إعطاء الوقت المستغرق لعبور الموصل عبر الإلكترونات كـ
T = l / على سبيل المثال
عندما الحالي أنا = ف / ر
استبدل قيم Q & T في المعادلة أعلاه ، ثم نحصل عليها
أنا = (A / ne) / (l / vd) = Anevd
في المعادلة أعلاه ، A ، n & e ثابتة. لذا فإن 'أنا' يتناسب طرديًا مع سرعة الانجراف (I∞vd)
يرجى الرجوع إلى هذا الرابط للتعرف على ما هو تيار الانجراف والانتشار والاختلافات بينهما
أسئلة وأجوبة
1). ما هو تيار الانجراف والانتشار داخل أشباه الموصلات؟
تدفق التيارات في أشباه الموصلات هي تيارات الانجراف والانتشار.
2). ما هو الفرق الرئيسي بين تيار الانجراف والانتشار؟
يعتمد هذا التيار بشكل أساسي على المجال الكهربائي المطبق: إذا لم يكن هناك مجال كهربائي ، فلا يوجد تيار انجراف بينما يحدث تيار الانتشار على الرغم من وجود مجال كهربائي في أشباه الموصلات
3). ما هو تعريف التيار؟
يُعرف تدفق ناقلات الشحن بالتيار. يمكن حساب ذلك من قانون أوم (V = IR)
4). ما هي أنواع التيار؟
هم التيار المتردد (التيار المتردد) والتيار المستمر (التيار المباشر)
5). ما هي معادلة سرعة الانجراف؟
يمكن حسابها باستخدام الصيغة I = nqAvd
6) ما هي العوامل التي ستؤثر على سرعة الانجراف؟
عوامل مثل ارتفاع درجة الحرارة وارتفاع تركيز الناقل.
7). ما هي أنواع أشباه الموصلات؟
هم أشباه موصلات جوهرية وأشباه موصلات خارجية
8). هل تعتمد سرعة الانجراف على مساحة المقطع العرضي؟
لا ، لا يعتمد ذلك على مساحة المقطع العرضي أو طول السلك
9). كيف سيحدث تيار الانتشار في أشباه الموصلات؟
يمكن أن يحدث تيار الانتشار بسبب أشباه الموصلات بسبب انتشار حامل الشحنة.
10). ما هو جهد الركبة؟
إذا كان الجهد أعلى من عتبة معينة ، فإن التيار سوف يتدفق عبر الصمام الثنائي ، لذلك يسمى هذا الجهد الركبة.
وبالتالي ، هذا كل شيء عن لمحة عامة عن تيار الانجراف في أشباه الموصلات والحساب واشتقاقها. وبالتالي ، فإن هذا كله يتعلق بنظرة عامة على تيار الانجراف في أشباه الموصلات والحساب واشتقاقه. يتضمن هذا المفهوم بشكل أساسي داخل أشباه الموصلات المخدرة حيث يتضمن حاملات الشحنة مثل الإلكترونات والثقوب. بمجرد إعطاء مصدر الجهد لأشباه الموصلات ، يمكننا مراقبة تدفق حاملات الشحنة. اعتمادًا على قطبية حامل الشحن ، تنجذب إلى أطراف البطارية. لذلك ، يمكن تطبيق المجال الكهربائي بسبب تدفق ناقلات الشحنة لتوليد التيار. يمكن تسمية السرعة الأساسية لتدفق حاملات الشحنة بأنها سرعة الانجراف. إليك سؤال لك ، ما هو تيار الانتشار؟
