Дрейфовый ток - Drift current

В физика конденсированного состояния и электрохимия, дрейфовый ток это электрический ток, или движение носители заряда, что связано с применением электрическое поле, часто указывается как электродвижущая сила на заданном расстоянии. Когда к полупроводниковому материалу прикладывают электрическое поле, из-за потока носителей заряда возникает ток.

В скорость дрейфа - средняя скорость носителей заряда в дрейфовом токе. Скорость дрейфа и результирующий ток характеризуются мобильность; подробности см. подвижность электронов (для твердых тел) или электрическая мобильность (для более общего обсуждения).

Видеть уравнение дрейфа-диффузии за то, что дрейфовый ток, диффузионный ток, и генерация и рекомбинация носителей объединены в одно уравнение.

Обзор

Дрейфовый ток - это электрический ток вызванный притягиванием частиц электрическим полем. Этот термин чаще всего используется в контексте электронов и дыры в полупроводники, хотя то же самое относится и к металлам, электролиты, и так далее.

Дрейфовый ток вызван электрическая сила: Заряженные частицы толкаются электрическим полем. Электроны, будучи отрицательно заряженными, толкаются в направлении, противоположном электрическому полю, в то время как дырки толкаются в том же направлении, что и электрическое поле, но в результате обычный ток указывает в том же направлении, что и электрическое поле в обоих случаях.

Если электрическое поле приложить к электрону в вакууме, электрон будет ускоряться все быстрее и быстрее, примерно по прямой линии. Дрейфовое течение выглядит совсем иначе, чем это вблизи. Обычно электроны беспорядочно движутся во всех направлениях (Броуновское движение ), часто меняющие направление при столкновении с границами зерен или другими нарушениями. Между столкновениями электрическое поле слегка ускоряет их в одном направлении. Так что со временем они скорость дрейфа в среднем, но в любой момент электроны движутся (обычно намного быстрее) тепловая скорость.

Величина дрейфового тока зависит от концентрации носителей заряда и их мобильность в материале или среде.

Дрейфовый ток в зависимости от диффузионного тока

Дрейфовый ток часто возникает одновременно с диффузионный ток; в следующей таблице сравниваются две формы тока:

Дрейфовый ток	Диффузионный ток
Дрейфовый ток вызывается электрическими полями.	Диффузионный ток вызван изменением концентрации носителей.
Направление дрейфового тока всегда совпадает с направлением электрического поля.	Направление диффузионного тока зависит от градиент концентрации носителя.
Подчиняется Закон Ома: ${ displaystyle J = q rho mu E}$	Подчиняется Закон Фика: ${ displaystyle J = -qD { frac {d rho} {dx}}}$

Дрейфовый ток в диоде p-n-перехода

В p-n переход В диоде электроны и дырки являются неосновными носителями заряда в p-области и n-области соответственно. В несмещенном переходе из-за диффузии носителей заряда диффузионный ток, который течет из области p в n, точно уравновешивается равным и противоположным дрейфовым током.^[1] В смещенном p-n-переходе ток дрейфа не зависит от смещения, так как количество неосновных носителей не зависит от смещающих напряжений. Но поскольку неосновные носители заряда могут генерироваться термически, дрейфовый ток зависит от температуры.

Когда к полупроводниковому материалу прикладывают электрическое поле, носители заряда достигают определенной скорости дрейфа. Этот комбинированный эффект движения носителей заряда составляет ток, известный как «ток дрейфа». Плотность дрейфового тока из-за носителей заряда, таких как свободные электроны и дырки, представляет собой ток, проходящий через квадратный сантиметр площади, перпендикулярной направлению потока.

(i) Плотность дрейфового тока J_п, за счет свободных электронов определяется выражением:

${ displaystyle J_ {n} = qn mu _ {n} E quad (A / cm ^ {2})}$

(ii) Плотность дрейфового тока J_п, из-за отверстий определяется выражением: pn переход, потому что ${ displaystyle J_ {p} = qp mu _ {p} E quad (A / cm ^ {2})}$

Где: n - количество свободных электронов на кубический сантиметр.

p - Количество отверстий на кубический сантиметр

${ displaystyle mu _ {n}}$ - Подвижность электронов в ${ displaystyle cm ^ {2} / Vs}$

${ displaystyle mu _ {p}}$ - Подвижность дырок в ${ displaystyle cm ^ {2} / Vs}$

E - приложенная напряженность электрического поля в В / см

q - Заряд электрона = 1,6 × 10⁻¹⁹ кулон.[1]

^[2]

Рекомендации