Η κίνηση των μεταφορέων φορτίου ή ηλεκτρικό ρεύμα εντός της συμπυκνωμένης ύλης η φυσική και η ηλεκτροχημεία είναι γνωστή ως ρεύμα μετατόπισης. Αυτό μπορεί να συμβεί λόγω του εφαρμοζόμενου ηλεκτρικού πεδίου σε μια δεδομένη απόσταση. Αυτό ονομάζεται συχνά η ηλεκτροκινητική δύναμη. Σε ένα υλικό ημιαγωγού, μόλις εφαρμοστεί ένα ηλεκτρικό πεδίο τότε μπορεί να δημιουργηθεί ρεύμα λόγω της ροής των φορέων φορτίου μέσα τον ημιαγωγό . Η μέση ταχύτητα του φορέα φόρτισης εντός του ρεύματος κίνησης είναι γνωστή ως ρεύμα κίνησης. Η προκύπτουσα ταχύτητα ρεύματος και μετατόπισης μπορεί να περιγραφεί μέσω ηλεκτρονικής ή ηλεκτρικής κινητικότητας. Αυτό το άρθρο περιγράφει μια επισκόπηση του ρεύματος μετατόπισης.
Τι είναι το Drift Current;
Παραγωγή: Η ροή των φορέων φόρτισης σε απόκριση στο ηλεκτρικό πεδίο είναι γνωστό ως ρεύμα μετατόπισης. Αυτή η ιδέα χρησιμοποιείται συχνά στο πλαίσιο των ηλεκτρονίων και των οπών στον ημιαγωγό. Ακόμα κι αν, αυτή η ιδέα χρησιμοποιείται επίσης σε μέταλλα, ηλεκτρολύτες κ.λπ.
Ρεύμα Drift
Μόλις εφαρμοστεί ένα ηλεκτρικό πεδίο σε έναν ημιαγωγό, οι φορείς φόρτισης θα αρχίσουν να ρέουν για την παραγωγή ρεύματος. Οι οπές στον ημιαγωγό θα ρέουν μέσω του ηλεκτρικού πεδίου ενώ τα ηλεκτρόνια θα ρέουν απέναντι από το ηλεκτρικό πεδίο. Εδώ, κάθε ροή φορέα φορτίου μπορεί να περιγραφεί ως σταθερή ταχύτητα μετατόπισης (Vd). Το άθροισμα αυτού του ρεύματος εξαρτάται κυρίως από την προσοχή των μεταφορέων φορτίου και την κινητικότητά τους μέσα στο υλικό.
Ανατρέξτε σε αυτόν τον σύνδεσμο για να μάθετε Τι είναι το ρεύμα διάχυσης στους ημιαγωγούς και τα παράγωγά του
Ρεύμα κίνησης στον Ημιαγωγό
Γνωρίζουμε ότι υπάρχουν δύο τύποι φορέων φόρτισης στον ημιαγωγό, δηλαδή ηλεκτρόνια και οπές. Μόλις το ηλεκτρικό πεδίο εφαρμοστεί σε έναν ημιαγωγό, τότε η ροή των ηλεκτρονίων θα είναι προς την κατεύθυνση του + Ve ακροδέκτη μιας μπαταρίας, ενώ οι τρύπες θα ρέουν προς την κατεύθυνση του –Ve ακροδέκτη μιας μπαταρίας.
Ρεύμα κίνησης στον Ημιαγωγό
Σε έναν ημιαγωγό, οι φορείς αρνητικού φορτίου είναι ηλεκτρόνια και οι θετικά φορτισμένοι φορείς είναι οπές. Έχουμε ήδη συζητήσει ότι η κατεύθυνση της ροής ηλεκτρονίων θα προσελκύεται από το θετικό τερματικό της μπαταρίας ενώ οι οπές προσελκύονται από τον αρνητικό ακροδέκτη της μπαταρίας.
Σε ένα υλικό ημιαγωγού, η ροή των ηλεκτρονίων κατεύθυνση θα αλλάξει λόγω της συνεχούς σύγκρουσης μέσω των ατόμων. Κάθε φορά που η ροή ηλεκτρονίων θα χτυπά ένα άτομο και θα επιστρέφει με τυχαίο τρόπο. Η τάση που εφαρμόζεται σε έναν ημιαγωγό δεν εμποδίζει τη σύγκρουση καθώς και την τυχαία κίνηση ηλεκτρονίων, ωστόσο, προκαλεί τα ηλεκτρόνια να παρασύρονται προς την κατεύθυνση του θετικού τερματικού.
Λόγω του ηλεκτρικού πεδίου ή της εφαρμοζόμενης τάσης, η μέση ταχύτητα μπορεί να επιτευχθεί με ηλεκτρόνια ή οπές που είναι γνωστές ως ταχύτητα μετατόπισης.
Υπολογισμός
Η ταχύτητα μετατόπισης ηλεκτρονίων μπορεί να δοθεί ως
Βν= µνΕΙΝΑΙ
Παρομοίως, η ταχύτητα μετατόπισης των οπών μπορεί να δοθεί ως
ΒΠ= µΠΕΙΝΑΙ
Από τις παραπάνω εξισώσεις
Τα Vn & Vp είναι ταχύτητα μετατόπισης ηλεκτρονίων και οπών
μn & µp είναι η κινητικότητα των ηλεκτρονίων και των οπών
Το «Ε» εφαρμόζεται ηλεκτρικό πεδίο
Παραγωγή ρεύματος πυκνότητας Drift
Η πυκνότητα αυτού του ρεύματος λόγω των ελεύθερων ηλεκτρονίων μπορεί να γραφτεί ως
Ιν= enµνΕΙΝΑΙ
Η πυκνότητα αυτού του ρεύματος λόγω οπών μπορεί να γραφτεί ως
ΙΠ= epμΠΕΙΝΑΙ
Από τις παραπάνω εξισώσεις,
Τα Jn & Jp μεταφέρουν την πυκνότητα ρεύματος λόγω ηλεκτρονίων και οπών
e = φόρτιση ηλεκτρονίων (1,602 × 10-19 Coulombs).
n & p είναι όχι. ηλεκτρονίων & οπών
Έτσι, η παραγωγή πυκνότητας αυτού του ρεύματος μπορεί να δοθεί ως
J = Jn + Jp
Αντικαταστήστε τις τιμές Jn & Jp στην παραπάνω εξίσωση, τότε παίρνουμε
= enμnE + epμpE
J = eE (nμn + pμp)
Η σχέση μεταξύ της τρέχουσας και της ταχύτητας μετάβασης
Σε έναν αγωγό, το μήκος και η περιοχή σημειώνονται με l & A. Έτσι, ο όγκος του αγωγού μπορεί να δοθεί ως Όλα συμπεριλαμβάνονται
Εάν το όχι. ελεύθερων ηλεκτρονίων για κάθε όγκο μονάδας στον αγωγό είναι «n», τότε το συνολικό αριθ. ελεύθερων ηλεκτρονίων εντός του αγωγού θα είναι A / n.
Εάν το φορτίο σε κάθε ηλεκτρόνιο είναι «e», τότε το συνολικό φορτίο στα ηλεκτρόνια εντός του αγωγού δίνεται ως
Q = A / όχι
Όταν εφαρμόζεται τροφοδοσία τάσης στους δύο ακροδέκτες του αγωγού χρησιμοποιώντας μια μπαταρία, τότε το ηλεκτρικό πεδίο μπορεί να εμφανιστεί κατά μήκος του αγωγού
Ε = V / l
Λόγω αυτού του ηλεκτρικού πεδίου, η ροή ηλεκτρονίων εντός του αγωγού θα αρχίσει να ρέει μέσω μιας ταχύτητας μετατόπισης προς το θετικό τερματικό του αγωγού. Έτσι, ο χρόνος που απαιτείται για τη διέλευση του αγωγού μέσω των ηλεκτρονίων μπορεί να δοθεί ως
T = l / π.χ.
Όταν είναι τρέχον I = q / t
Αντικαταστήστε τις τιμές Q & T στην παραπάνω εξίσωση, τότε παίρνουμε
I = (A / ne) / (l / vd) = Anevd
Στην παραπάνω εξίσωση, τα A, n & e είναι σταθερά. Έτσι, το «I» είναι άμεσα ανάλογο με την ταχύτητα μετατόπισης (I∞vd)
Ανατρέξτε σε αυτόν τον σύνδεσμο για να μάθετε για το Τι είναι το ρεύμα Drift and Diffusion & οι διαφορές τους
Συχνές ερωτήσεις
1). Τι είναι το ρεύμα μετάδοσης και διάχυσης στον ημιαγωγό;
Η ροή ρεύματος σε έναν ημιαγωγό είναι ρεύματα μετατόπισης και διάχυσης.
2). Ποια είναι η κύρια διαφορά μεταξύ ρεύματος μετάδοσης και διάχυσης;
Αυτό το ρεύμα εξαρτάται κυρίως από το εφαρμοζόμενο ηλεκτρικό πεδίο που εφαρμόζεται: εάν δεν υπάρχει ηλεκτρικό πεδίο, δεν υπάρχει ρεύμα μετατόπισης, ενώ το ρεύμα διάχυσης συμβαίνει παρόλο που υπάρχει ηλεκτρικό πεδίο στον ημιαγωγό
3). Ποιος είναι ο ορισμός του ρεύματος;
Η ροή των φορέων φόρτισης είναι γνωστή ως τρέχουσα. Αυτό μπορεί να υπολογιστεί από τον νόμο του Ohm (V = IR)
4). Ποιοι είναι οι τύποι ρεύματος;
Είναι AC (εναλλασσόμενο ρεύμα) & DC (συνεχές ρεύμα)
5). Ποιος είναι ο τύπος ταχύτητας μετατόπισης;
Μπορεί να υπολογιστεί χρησιμοποιώντας τον τύπο I = nqAvd
6). Ποιοι είναι οι παράγοντες που θα επηρεάσουν την ταχύτητα μετατόπισης;
Παράγοντες όπως υψηλή θερμοκρασία και υψηλή συγκέντρωση φορέα.
7). Ποιοι είναι οι τύποι ημιαγωγών;
Είναι εγγενείς ημιαγωγοί και εξωγενείς ημιαγωγοί
8). Εξαρτάται η ταχύτητα της μετατόπισης από την περιοχή διατομής;
Όχι, δεν εξαρτάται από την περιοχή διατομής ή το μήκος του σύρματος
9). Πώς συμβαίνει το ρεύμα διάχυσης σε έναν ημιαγωγό;
Το ρεύμα διάχυσης μπορεί να προκληθεί από έναν ημιαγωγό λόγω της διάχυσης του φορέα φορτίου.
10). Τι είναι η τάση του γόνατος;
Εάν η τάση είναι υψηλότερη από ένα ορισμένο κατώφλι, τότε το ρεύμα θα ρέει σε όλη τη δίοδο, επομένως αυτό ονομάζεται τάση γόνατος.
Επομένως, αυτό είναι όλο μια επισκόπηση του ρεύματος μετατόπισης στον ημιαγωγό, τον υπολογισμό και την παραγωγή του. Έτσι, πρόκειται για μια επισκόπηση του ρεύματος μετατόπισης στον ημιαγωγό, τον υπολογισμό και την παραγωγή του. Αυτή η ιδέα αφορά κυρίως έναν ημιαγωγό με πρόσμιξη όπου περιλαμβάνει φορείς φορτίου όπως ηλεκτρόνια και οπές. Μόλις δοθεί η παροχή τάσης στον ημιαγωγό τότε μπορούμε να παρατηρήσουμε τη ροή των φορέων φόρτισης. Ανάλογα με την πολικότητα του φορέα φόρτισης, προσελκύεται στους ακροδέκτες της μπαταρίας. Επομένως, το ηλεκτρικό πεδίο μπορεί να εφαρμοστεί λόγω της ροής των φορέων φόρτισης για τη δημιουργία ρεύματος. Η βασική ταχύτητα για τη ροή των φορέων φόρτισης μπορεί να ονομαστεί ως ταχύτητα μετατόπισης. Εδώ είναι μια ερώτηση για εσάς, τι είναι το ρεύμα διάχυσης;
