El movimiento de portadores de carga o corriente eléctrica dentro de la física y la electroquímica de la materia condensada se conoce como corriente de deriva. Esto puede ocurrir debido al campo eléctrico aplicado a una distancia determinada. A esto se le llama frecuentemente fuerza electromotriz. En un material semiconductor, una vez que se aplica un campo eléctrico, se puede generar corriente debido a que los portadores de carga fluyen dentro el semiconductor . La velocidad promedio del portador de carga dentro de la corriente de deriva se conoce como corriente de deriva. La corriente y la velocidad de deriva resultantes se pueden describir mediante electrones o movilidad eléctrica. Este artículo analiza una descripción general de la corriente de deriva.
¿Qué es la corriente de deriva?
Derivación: El flujo de portadores de carga en respuesta a la campo eléctrico se conoce como corriente de deriva. Este concepto se utiliza con frecuencia en el contexto de electrones y huecos en el semiconductor. Aunque este concepto también se utiliza en metales, electrolitos, etc.
Corriente de deriva
Una vez que se aplica un campo eléctrico a un semiconductor, los portadores de carga comenzarán a fluir para generar corriente. Los agujeros en el semiconductor fluirán a través del campo eléctrico mientras que los electrones fluirán en sentido opuesto al campo eléctrico. Aquí, cada flujo de portador de carga se puede describir como una velocidad de deriva constante (Vd). La suma de esta corriente depende principalmente de la atención de los portadores de carga y su movilidad dentro del material.
Consulte este enlace para conocer ¿Qué es la corriente de difusión en semiconductores y sus derivaciones?
Corriente de deriva en semiconductores
Sabemos que hay dos tipos de portadores de carga presentes en los semiconductores, a saber, electrones y huecos. Una vez que el campo eléctrico se aplica a un semiconductor, el flujo de electrones estará en la dirección del terminal + Ve de una batería, mientras que los agujeros fluirán en la dirección del terminal -Ve de una batería.
Corriente de deriva en semiconductores
En un semiconductor, los portadores de carga negativa son electrones y los portadores de carga positiva son huecos. Ya hemos comentado que la dirección del flujo de electrones será atraída por el terminal positivo de la batería, mientras que los agujeros son atraídos por el terminal negativo de la batería.
En un material semiconductor, la dirección del flujo de electrones cambiará debido a la colisión continua a través de los átomos. Cada vez que el flujo de electrones golpeará un átomo y rebotará de forma aleatoria. El voltaje aplicado a un semiconductor no evita la colisión ni el movimiento aleatorio de electrones, sin embargo, hace que los electrones se desvíen en la dirección del terminal positivo.
Debido al campo eléctrico o al voltaje aplicado, la velocidad promedio se puede lograr mediante electrones o huecos que se conocen como velocidad de deriva.
Cálculo
La velocidad de deriva de los electrones se puede dar como
Vnorte= µnorteES
De manera similar, la velocidad de deriva de los agujeros se puede dar como
Vpag= µpagES
De las ecuaciones anteriores
Vn y Vp son la velocidad de deriva de electrones y huecos
µn y µp son la movilidad de electrones y huecos
'E' es campo eléctrico aplicado
Derivación de la densidad de la corriente de deriva
La densidad de esta corriente debido a los electrones libres se puede escribir como
Jnorte= enµnorteES
La densidad de esta corriente debido a los agujeros se puede escribir como
Jpag= epµpagES
De las ecuaciones anteriores,
Jn y Jp tienen una densidad de corriente a la deriva debido a los electrones y los huecos
e = carga de electrones (1,602 × 10-19 culombios).
n & p son no. de electrones y huecos
Entonces, la derivación de densidad de esta corriente se puede dar como
J = Jn + Jp
Sustituya los valores de Jn y Jp en la ecuación anterior, luego obtenemos
= enµnE + epµpE
J = eE (nµn + pµp)
La relación entre la velocidad actual y la deriva
En un conductor, la longitud y el área se indican con l & A. Por lo tanto, el volumen del conductor se puede dar como AI
Si el no. de electrones libres por cada unidad de volumen en el conductor es 'n', entonces el número total. de electrones libres dentro del conductor será A / n.
Si la carga de cada electrón es 'e', entonces la carga total de los electrones dentro del conductor se da como
Q = A / no
Cuando se aplica un suministro de voltaje a través de los dos terminales del conductor usando una batería, entonces el campo eléctrico puede ocurrir a través del conductor.
E = V / l
Debido a este campo eléctrico, el flujo de electrones dentro del conductor comenzará a fluir a través de una velocidad de deriva hacia el terminal positivo del conductor. Por lo tanto, el tiempo necesario para cruzar el conductor a través de los electrones se puede dar como
T = l / p. Ej.
Cuando actual Yo = q / t
Sustituya los valores de Q & T en la ecuación anterior, luego obtenemos
I = (A / ne) / (l / vd) = Anevd
En la ecuación anterior, A, n y e son constantes. Entonces, 'I' es directamente proporcional a la velocidad de deriva (I∞vd)
Consulte este enlace para conocer el ¿Qué es la corriente de deriva y difusión y sus diferencias?
Preguntas frecuentes
1). ¿Qué es la corriente de deriva y difusión dentro de un semiconductor?
El flujo de corrientes en un semiconductor son corrientes de deriva y difusión.
2). ¿Cuál es la principal diferencia entre corriente de deriva y difusión?
Esta corriente depende principalmente del campo eléctrico aplicado aplicado: si no hay campo eléctrico, no hay corriente de deriva, mientras que la corriente de difusión ocurre aunque haya un campo eléctrico en el semiconductor.
3). ¿Cuál es la definición de actual?
El flujo de portadores de carga se conoce como corriente. Esto se puede calcular a partir de la ley de Ohm (V = IR)
4). ¿Cuáles son los tipos de corriente?
Son AC (corriente alterna) y DC (corriente continua)
5). ¿Cuál es la fórmula de la velocidad de deriva?
Se puede calcular mediante la fórmula I = nqAvd
6) ¿Cuáles son los factores que afectarán la velocidad de deriva?
Factores como alta temperatura y alta concentración de portadores.
7). ¿Cuáles son los tipos de semiconductores?
Son semiconductores intrínsecos y semiconductores extrínsecos
8). ¿Depende la velocidad de deriva del área de la sección transversal?
No, no depende del área de la sección transversal ni de la longitud del cable.
9). ¿Cómo se producirá la corriente de difusión en un semiconductor?
La corriente de difusión puede ser causada por un semiconductor debido a la difusión del portador de carga.
10). ¿Qué es el voltaje de la rodilla?
Si el voltaje es más alto que un cierto umbral, entonces la corriente fluirá a través del diodo, por lo que esto se llama voltaje de rodilla.
Por lo tanto, se trata de una descripción general de la corriente de deriva en semiconductores, cálculo y su derivación. Por lo tanto, se trata de una descripción general de la corriente de deriva en semiconductores, el cálculo y su derivación. Este concepto involucra principalmente dentro de un semiconductor dopado donde incluye portadores de carga como electrones y huecos. Una vez que se proporciona el suministro de voltaje al semiconductor, podemos observar el flujo de los portadores de carga. Dependiendo de la polaridad del portador de carga, se siente atraído por los terminales de la batería. Por tanto, el campo eléctrico se puede aplicar debido al flujo de los portadores de carga para generar la corriente. La velocidad esencial para el flujo de los portadores de carga se puede llamar velocidad de deriva. Aquí hay una pregunta para usted, ¿qué es la corriente de difusión?
