¿Qué es la corriente de difusión en semiconductores y sus derivados?
La corriente de difusión se genera principalmente en semiconductores donde el dopaje no es constante. Así, para hacer coherente el dopaje, los portadores de carga fluyen en su interior desde la región de alta concentración hacia la de baja concentración. Esto se llama corriente de difusión. Generalmente, este proceso no ocurre en los conductores. La función principal de esta corriente dentro del semiconductor se debe a la corriente dominante en la unión. En la condición constante, las corrientes netas son cero porque la corriente directa no está sesgada por la corriente de deriva inversa, pero las corrientes como la deriva y la difusión están presentes en la región de agotamiento. Este artículo proporciona una descripción general de ¿A qué te refieres con corriente de difusión? y su fórmula.
¿Qué es la corriente de difusión?
Definición: La corriente de difusión se puede definir como los portadores de carga en un semiconductor como agujeros o electrones que fluyen desde un estado de alta concentración a un estado de baja concentración. La región donde puede estar presente una cantidad de electrones se denomina concentración más alta, mientras que la región donde puede haber una cantidad baja de electrones se denomina concentración baja. El flujo de corriente puede generarse debido al flujo de portadores de carga desde las regiones altas a las regiones bajas. El proceso de difusión ocurre principalmente en un semiconductor cuando está dopado de manera no coherente.
Corriente de difusión en un semiconductor de tipo n
El esquema de un semiconductor de tipo n se muestra a continuación. Cuando consideramos un material semiconductor de tipo n dopado de manera no coherente, hay una cantidad de electrones presentes en una región de alto nivel, mientras que una cantidad baja de electrones está presente en regiones de bajo nivel. La apariencia del número de electrones en el lado de alto nivel en el material semiconductor puede ser mayor. Por lo tanto, se puede sentir una fuerza repulsiva entre sí. El flujo de electrones en el material semiconductor será de una región alta a una región baja para obtener una concentración constante de electrones.
Por lo tanto, el material se vuelve equivalente a la concentración de electrones. Los electrones que fluyen de la región izquierda a la región derecha formarán corriente. En este material, el proceso de difusión ocurre principalmente de la misma manera. Se habrán producido corrientes como la deriva y la difusión en los dispositivos semiconductores. Esta corriente puede ocurrir cuando se aplica un campo eléctrico y no ocurre en un conductor. La dirección de esta corriente es similar o inversa a la corriente de deriva.
Fórmula de corriente de difusión
La fórmula de la corriente de difusión para el gradiente de concentración y la ecuación de densidad se analizan a continuación.
El gradiente de concentración
En cualquier material semiconductor, hay una concentración de electrones, si no de agujeros. La disparidad dentro de este electrón, si no la concentración de huecos, puede llamarse gradiente de concentración. La densidad se compara con el gradiente de concentración.
Si el valor del gradiente de concentración es alto, posteriormente la densidad de corriente será alta. Si el valor del gradiente de concentración es más bajo, entonces la densidad de dispersión también es baja.
Las ecuaciones entre densidades y gradientes de concentración se pueden escribir como
La ecuación del gradiente de concentración y la densidad de corriente del semiconductor de tipo N se muestra a continuación.
Jn ∝ dn/dx
La ecuación del gradiente de concentración y la densidad de corriente del semiconductor tipo P se muestra a continuación.
Jp ∝ dn/dx
Aquí, tanto en huecos como en electrones, significa densidad
En las ecuaciones anteriores, 'Jn' es la densidad de corriente debida a los electrones
'Jp' es la difusión de densidad de corriente debida a los agujeros.
Ecuación de densidad de corriente de difusión
La densidad de dispersión debida a la concentración de portadores de electrones se puede escribir como metro2/Versus
Jn = +eDn dn/dx
De manera similar, la densidad de dispersión debida a la concentración de portadores de huecos se puede escribir
Jp = -eDp dp/dx
La ecuación anterior se relaciona con las densidades de las densidades de dispersión con respecto a los electrones y los huecos, pero la densidad de corriente total de los respectivos huecos o electrones puede ser dada por la suma de la corriente de dispersión y deriva.
En las ecuaciones anteriores, 'Dn' y 'Dp' son el coeficiente de difusión de electrones y huecos.
La densidad de difusión total con respecto a los electrones se escribe
Jn = corriente de deriva + corriente de difusión
Jn = enμnE +eDn dn/dx
La densidad de difusión total de los huecos viene dada por las ecuaciones individuales de densidad de electrones y huecos. Por lo tanto, la densidad de corriente total se puede escribir como
Jp = corriente de deriva + corriente de difusión
Jp = epμpE – eDp dp/dx
preguntas frecuentes
1). ¿Qué es la corriente de dispersión en polarografía?
Un electrodo como la gota de mercurio en la polarografía, la tasa de flujo está controlada por la tasa de difusión de los tipos de soluciones activas a través del gradiente de concentración generado al eliminar moléculas o iones de la superficie del electrodo.
2). ¿Cuál es la duración de la transmisión?
La longitud promedio de un transportador que viaja entre la generación y la recombinación se denomina longitud de difusión.
3). ¿Qué es actual?
Este es el caudal del portador de carga eléctrica.
4). ¿Cuál es la fórmula actual?
La fórmula es I = G/R
Dónde,
'I' es la corriente eléctrica
'V' es un voltaje eléctrico
'R' es la resistencia del cable
5). ¿Qué significa derivar?
La corriente de deriva es el flujo de portadores de carga como electrones y huecos debido al campo eléctrico o voltaje aplicado.
Así, se trata de una visión general de la corriente de difusión y las ecuaciones de estas densidades de corriente se pueden describir tanto para electrones como para huecos. Aquí hay una pregunta para usted, ¿cuál es la diferencia entre corriente de deriva y difusión?
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