扩散长度英文解释翻译、扩散长度的近义词、反义词、例句

英语翻译：

【电】 diffusion length

分词翻译：

扩散的英语翻译：

diffuse; pervasion; proliferate; spread
【计】 scattering
【化】 scatter
【医】 diffuse; diffusion; extensioin; generalization; generalize; irradiation

长度的英语翻译：

in length; length
【化】 length
【医】 L.; length

专业解析

在半导体物理和材料科学领域，扩散长度（Diffusion Length）是一个关键参数，它描述了非平衡载流子（电子或空穴）在发生复合前，通过扩散运动在材料中平均能够移动的距离。它反映了载流子在材料中扩散能力的强弱以及寿命的长短。

详细解释：

物理意义：
- 当半导体中存在浓度梯度时（例如光照产生非平衡载流子或PN结附近），载流子会从高浓度区域向低浓度区域扩散。
- 在扩散过程中，载流子会不断与晶格、杂质、其他载流子等发生相互作用，最终复合消失。
- 扩散长度（通常用符号 L 表示，电子为 Lₙ，空穴为 Lₚ）定量地表示了一个非平衡载流子从产生点到复合点所能经过的直线距离的均方根值。它代表了载流子扩散运动与复合过程的综合效果。
数学表达：扩散长度 L 由载流子的扩散系数 D（Diffusion Coefficient）和少数载流子寿命 τ（Minority Carrier Lifetime）共同决定： $$ L = sqrt{D tau} $$
- D (扩散系数)：衡量载流子在浓度梯度驱动下移动快慢的物理量，单位通常是 cm²/s。它与载流子的迁移率 μ 通过爱因斯坦关系相联系（D = (kT/q)μ）。
- τ (少数载流子寿命)：指非平衡少数载流子在半导体中平均存在的时间，单位通常是秒（s）。它反映了载流子复合过程的快慢。
- 因此，扩散长度越长，意味着载流子扩散能力越强（D大）或者寿命越长（τ大），能够在复合前扩散到更远的地方。
重要性与应用：
- 器件性能关键参数：扩散长度是决定许多半导体器件（如太阳能电池、双极晶体管、光电探测器）效率的核心参数之一。
  - 太阳能电池：光生载流子需要扩散到PN结附近才能被内建电场分离收集形成电流。如果扩散长度太短，大部分光生载流子在到达结区前就复合掉了，导致电池效率低下。理想情况下，扩散长度应远大于器件的物理厚度或耗尽区宽度。
  - 双极晶体管：基区少数载流子的扩散长度直接影响晶体管的电流放大系数和频率特性。
- 材料质量表征：扩散长度（尤其是少数载流子扩散长度）是表征半导体材料质量的重要指标。较长的扩散长度通常意味着材料晶体质量高、缺陷密度低、杂质少，因为缺陷和杂质是载流子复合的中心，会显著降低载流子寿命 τ，从而缩短扩散长度。因此，测量扩散长度是评估半导体材料（如硅片）质量的重要手段。
影响因素：
- 材料本身：不同半导体材料（如硅、锗、砷化镓）具有不同的本征载流子迁移率和寿命。
- 掺杂浓度：高掺杂会引入更多的杂质散射，降低迁移率 μ（从而降低 D），同时可能增加俄歇复合等复合机制，降低 τ，最终导致扩散长度缩短。
- 缺陷密度：晶体缺陷（位错、晶界等）是强复合中心，会显著降低 τ，缩短扩散长度。
- 温度：温度会影响载流子的迁移率、扩散系数以及各种复合机制的速率，从而影响扩散长度。

权威参考来源：

施敏 (S. M. Sze), 半导体器件物理 (Physics of Semiconductor Devices), 第3版. 这本经典教材是半导体领域的权威著作，在讨论PN结、双极晶体管、太阳能电池等器件的原理和特性时，深入阐述了扩散长度的概念、计算及其对器件性能的决定性作用。
Robert F. Pierret, 半导体器件基础 (Semiconductor Device Fundamentals). 这本教材同样被广泛采用，对载流子输运过程（包括扩散和漂移）、连续性方程以及扩散长度的定义和意义有清晰的基础性讲解。
*牛津材料科学词典 (Oxford Dictionary of Materials Science). 提供对专业术语的标准定义和简明解释。
美国可再生能源实验室 (NREL) 关于太阳能电池的文档. NREL作为世界领先的可再生能源研究机构，在其关于硅基或其他材料太阳能电池技术的研究报告和科普材料中，会强调扩散长度作为关键材料参数的重要性及其测量方法。

网络扩展解释

扩散长度是物理学和材料科学中的重要概念，具体解释如下：

1.基本定义

扩散长度指物质（如载流子、中子等）在扩散过程中移动的有效距离。在不同领域有不同含义：

半导体领域：指少数载流子（如电子或空穴）在复合前扩散的平均距离，反映材料质量和载流子寿命。
核物理领域：如热中子从产生到被俘获的直线移动距离。

2.计算公式

扩散长度的通用公式为： $$ L = sqrt{D cdot tau} $$ 其中：

( L ) 为扩散长度；
( D ) 为扩散系数；
( tau ) 为载流子寿命。
（注：中的公式 ( L = D/sqrt{2Dt} ) 可能存在表述错误，需结合具体场景判断。）

3.物理意义

材料性能指标：扩散长度越长，说明材料缺陷少、载流子寿命长，例如单晶硅的扩散长度高于多晶硅和非晶硅。
应用影响：在太阳能电池中，扩散长度直接影响光生载流子的收集效率，进而决定电池的转换效率。

4.应用领域

半导体器件：评估太阳能电池、晶体管等器件的性能。
核反应研究：分析中子扩散行为。
环境与化学：预测污染物扩散或化学反应中的物质迁移。

扩散长度是衡量物质扩散能力的关键参数，其数值与材料性质直接相关。需结合具体领域（如半导体、核物理）理解其含义，公式需注意适用条件。