Mișcarea purtătorilor de încărcare sau curent electric în cadrul materiei condensate fizica și electrochimia sunt cunoscute sub numele de curent de derivă. Acest lucru se poate întâmpla din cauza câmpului electric aplicat pe o distanță dată. Aceasta se numește frecvent forța electromotivă. Într-un material semiconductor, odată ce se aplică un câmp electric, atunci poate fi generat curent din cauza fluxului purtătorilor de încărcare în interior semiconductorul . Viteza medie a purtătorului de sarcină în curentul de derivare este cunoscută sub numele de curent de derivare. Curentul rezultat și viteza de deriva pot fi descrise prin mobilitate electronică sau electrică. Acest articol discută o prezentare generală a curentului de derivă.
Ce este curentul de derivă?
Derivare: Fluxul de purtători de încărcare ca răspuns la câmp electric este cunoscut sub numele de curent de derivă. Acest concept este frecvent utilizat în contextul electronii și găurilor din semiconductor. Chiar dacă acest concept este folosit și în metale, electroliți etc.
Curent de derivă
Odată ce un câmp electric este aplicat unui semiconductor, purtătorii de sarcină vor începe să curgă pentru a genera curent. Găurile din semiconductor vor curge prin câmpul electric, în timp ce electronii vor curge opus câmpului electric. Aici, fiecare flux de purtător de încărcare poate fi descris ca o viteză constantă de deriva (Vd). Suma acestui curent depinde în principal de atenția purtătorilor de sarcini și de mobilitatea acestora în interiorul materialului.
Vă rugăm să consultați acest link pentru a afla despre Ce este curentul de difuzie în semiconductori și derivatele sale
Curent de derivă în semiconductori
Știm că există două tipuri de purtători de sarcină prezenți în semiconductori și anume electroni și găuri. Odată ce câmpul electric este aplicat unui semiconductor, fluxul de electroni va fi în direcția bornei + Ve a unei baterii, în timp ce găurile vor curge în direcția bornei -Ve a unei baterii.
Curent de derivă în semiconductori
Într-un semiconductor, purtătorii de sarcină negativă sunt electroni, iar purtătorii de sarcină pozitivă sunt găuri. Am discutat deja că direcția fluxului de electroni va fi atrasă de borna pozitivă a bateriei, în timp ce găurile sunt atrase de borna negativă a bateriei.
Într-un material semiconductor, fluxul direcției electronilor va fi modificat din cauza coliziunii continue prin atomi. De fiecare dată când fluxul de electroni va lovi un atom și revine în mod aleatoriu. Tensiunea aplicată unui semiconductor nu împiedică coliziunea, precum și mișcarea aleatorie a electronilor, totuși, determină electronii să se deplaseze în direcția terminalului pozitiv.
Datorită câmpului electric sau a tensiunii aplicate, viteza medie poate fi atinsă prin electroni sau găurile sunt cunoscute sub numele de viteză de deriva.
Calcul
Viteza de deriva a electronilor poate fi dată ca
Vn= µnESTE
În mod similar, viteza de deriva a găurilor poate fi dată ca
Vp= µpESTE
Din ecuațiile de mai sus
Vn și Vp sunt viteza de deriva a electronilor și găurilor
µn și µp sunt mobilitatea electronilor și a găurilor
„E” este câmp electric aplicat
Derivarea densității curentului în derivă
Densitatea acestui curent datorită electronilor liberi poate fi scrisă ca
Jn= enµnESTE
Densitatea acestui curent din cauza găurilor poate fi scrisă ca
Jp= epµpESTE
Din ecuațiile de mai sus,
Jn și Jp derivă densitatea curentului din cauza electronilor și a găurilor
e = sarcină electronică (1.602 × 10-19 Coulombs).
n & p sunt nr. de electroni și găuri
Deci, derivarea densității acestui curent poate fi dată ca
J = Jn + Jp
Înlocuiți valorile Jn & Jp în ecuația de mai sus, apoi obținem
= enµnE + epµpE
J = eE (nµn + pµp)
Relația dintre curent și viteza de derivare
Într-un conductor, lungimea și aria sunt notate cu l & A. Astfel, volumul conductorului poate fi dat ca AI
Dacă nu. de electroni liberi pentru fiecare unitate de volum din conductor este ‘n’, apoi întregul nr. de electroni liberi din interiorul conductorului va fi A / n.
Dacă sarcina de pe fiecare electron este „e” atunci întreaga sarcină de pe electronii din interiorul conductorului este dată ca.
Q = A / nr
Când se aplică o sursă de tensiune pe cele două terminale ale conductorului folosind o baterie, atunci câmpul electric poate apărea peste conductor
E = V / l
Datorită acestui câmp electric, fluxul de electroni din interiorul conductorului va începe să curgă printr-o viteză de deriva spre terminalul pozitiv al conductorului. Astfel timpul necesar trecerii conductorului prin electroni poate fi dat ca
T = l / de ex
Când este curent I = q / t
Înlocuiți valorile Q&T în ecuația de mai sus, apoi obținem
I = (A / ne) / (l / vd) = Anevd
În ecuația de mai sus, A, n & e sunt constante. Deci, „I” este direct proporțional cu viteza de deriva (I∞vd)
Vă rugăm să consultați acest link pentru a afla despre Ce este curentul de derivă și difuzie și diferențele lor
Întrebări frecvente
1). Ce este curentul de derivare și difuzie în semiconductori?
Fluxul de curenți într-un semiconductor este curenții de derivare și difuzie.
2). Care este principala diferență între curentul de derivare și difuzie?
Acest curent depinde în principal de câmpul electric aplicat: dacă nu există câmp electric, nu există curent de derivare, în timp ce curentul de difuzie are loc chiar dacă există un câmp electric în semiconductor
3). Care este definiția curentului?
Fluxul purtătorilor de sarcină este cunoscut sub numele de curent. Acest lucru poate fi calculat din legea lui Ohm (V = IR)
4). Care sunt tipurile de curent?
Sunt AC (curent alternativ) și DC (curent continuu)
5). Care este formula vitezei de deriva?
Poate fi calculat folosind formula I = nqAvd
6). Care sunt factorii care vor afecta viteza de deriva?
Factori precum temperatura ridicată și concentrația ridicată a purtătorului.
7). Care sunt tipurile de semiconductori?
Sunt semiconductori intrinseci și semiconductori extrinseci
8). Viteza de deriva depinde de aria secțiunii transversale?
Nu, nu depinde de aria secțiunii transversale sau de lungimea firului
9). Cum va apărea curentul de difuzie într-un semiconductor?
Curentul de difuzie poate fi cauzat de un semiconductor datorită difuziei purtătorului de sarcină.
10). Ce este tensiunea genunchiului?
Dacă tensiunea este mai mare decât un anumit prag, atunci curentul va circula în toată dioda, deci aceasta se numește tensiune la genunchi.
Astfel, totul este vorba o prezentare generală a curentului de derivă în semiconductori, calcul și derivarea acestuia. Astfel, este vorba despre o privire de ansamblu asupra curentului de derivă în semiconductori, calcul și derivarea acestuia. Acest concept implică în principal într-un semiconductor dopat unde include purtători de sarcină precum electroni și găuri. Odată ce alimentarea cu tensiune este dată semiconductorului, putem observa fluxul purtătorilor de sarcină. În funcție de polaritatea suportului de încărcare, acesta este atras de terminalele bateriei. Prin urmare, câmpul electric poate fi aplicat din cauza fluxului de purtători de sarcină pentru a genera curentul. Viteza esențială pentru fluxul purtătorilor de sarcină poate fi numită viteza de deriva. Iată o întrebare pentru dvs., ce este curentul de difuzie?
