
【化】 diffusion current
diffuse; pervasion; proliferate; spread
【计】 scattering
【化】 scatter
【医】 diffuse; diffusion; extensioin; generalization; generalize; irradiation
electric current; electrical current; electricity
【计】 I
【化】 current; electric current; electric current (strength)
【医】 current; electric current; rheo-
扩散电流(Diffusion Current)是半导体物理学中的重要概念,指载流子(电子或空穴)因浓度梯度从高浓度区域向低浓度区域定向移动形成的电流。其物理机制不依赖电场作用,而是由载流子的热扩散运动驱动。
当半导体材料中存在非均匀掺杂或光照产生非平衡载流子时,载流子浓度在空间分布不均,形成浓度梯度($ abla n$ 或 $ abla p$)。根据菲克扩散定律,载流子会自发从高浓度区向低浓度区扩散。电子扩散形成的电流密度 $J{n,text{diff}}$ 和空穴扩散形成的电流密度 $J{p,text{diff}}$ 可表示为: $$ J_{n,text{diff}} = qDn abla n $$ $$ J{p,text{diff}} = -qD_p abla p $$ 其中 $q$ 为电子电荷量,$D_n$、$D_p$ 分别为电子和空穴的扩散系数,$ abla n$、$ abla p$ 为浓度梯度。
扩散系数 $D$ 与载流子迁移率 $mu$ 通过爱因斯坦关系关联: $$ frac{D}{mu} = frac{kT}{q} $$ 其中 $k$ 为玻尔兹曼常数,$T$ 为绝对温度。该公式表明扩散电流与漂移电流(电场驱动)存在内在联系,共同构成半导体电流输运的核心机制。
扩散电流在PN结、双极晶体管等器件中起关键作用:
权威参考来源:
扩散电流是物理学和电化学中的核心概念,其定义和具体机制在不同领域有所差异,主要分为以下两类:
在PN结中,扩散电流由载流子浓度梯度引起,表现为多子(多数载流子)从高浓度区向低浓度区的自发运动。例如:
在极谱分析等电化学过程中,扩散电流指离子从溶液本体扩散至电极表面参与反应形成的电流,例如:
扩散电流由浓度梯度驱动,而漂移电流由外加电场引起。两者在半导体中共同作用:无外电场时,扩散电流主导;施加电场后,漂移电流逐渐增强()。
如需更完整的公式推导或应用案例,可参考来源网页(半导体)、(电化学)。
傲骨悲鸣标准速度带补偿电压贷记凭单大脑中深静脉导针器多路通信解调器副橄榄核公务观念国际投资海来特合并预算恒定流量后人结构要求劳-索二氏综合征连续契约磷光假单胞菌离子浓度恒定名义年利率木质酸匿名程序单位女人气欧接骨木任意性似非而是的实际制动比收益的现值化糖汗症