¿Cómo se difunde un portador minoritario?

He respondido muchas preguntas, pero ninguna de ellas pregunta cómo se acercan los portadores minoritarios a la capa de agotamiento en primer lugar.

Cuando se forma una unión pn , la carga espacial negativa se acumula en el lado p y la carga espacial positiva en el lado n. Un portador minoritario (por ejemplo, un electrón) de la periferia del lado p, al acercarse a la región de agotamiento, debería experimentar repulsión por la acumulación de carga espacial negativa o iones en la región de agotamiento, antes de que se "deslice" por la barrera de potencial. La cuestión es que, dado que los portadores minoritarios son tan escasos, la probabilidad de tener energía térmica suficiente para superar esa repulsión es extremadamente baja. Entonces, ¿cómo es posible la difusión?

¿Es porque la carga espacial no tiene componente de campo eléctrico lejos de la región de agotamiento? Además, ¿por qué la polarización aplicada no tiene ningún efecto en la corriente del portador minoritario (según los libros de texto, esta corriente es solo una función de la temperatura)? ¿No debería ser mayor la corriente de difusión de polarización inversa durante la polarización directa?

Respuestas (1)

Está bien, para hacer esto bien, debe buscar en un buen libro de dispositivos semiconductores, tal vez "Dispositivos electrónicos de estado sólido" de Ben Streetman.
(Pero lo improvisaré). Para comprender los diodos PN, dividimos la corriente en dos partes.
La corriente de deriva debido al campo eléctrico incorporado en la región de agotamiento. y la corriente de difusión (sobre la que está preguntando). El campo E incorporado empuja las cargas hacia un lado, donde tienden a acumularse. pero ahora sobran esos porteadores de ese lado.
El movimiento térmico aleatorio tiende a hacer que este exceso se disipe.
(si la concentración fuera igual en todas partes, todavía habría un movimiento térmico aleatorio, pero no una corriente neta).
En equilibrio (sesgo cero), estas dos corrientes tienen que cancelarse.

Difusión bajo sesgo inverso: tendré que pensar / investigar esto un poco más. La corriente de difusión sigue siendo solo un gradiente de concentración y el movimiento térmico de los portadores. Puede haber un ligero aumento porque el campo E aplicado debería causar una mayor concentración ... pero también hace que el ancho de agotamiento sea mayor, ¿tal vez las dos cosas tienden a cancelarse?

Pero en cuanto a la corriente de difusión, piense en un movimiento térmico aleatorio en presencia de un gradiente de concentración.

Gracias por responder. Me di cuenta de que mi pregunta está un poco equivocada. Debería haber sido corriente de deriva en lugar de una llevada a cabo por portadores minoritarios. ¿Cómo se acercan a la barrera? Verá que el lado p tiene electrones como portadores minoritarios y, por lo tanto, deben desplazarse para cancelar la corriente de difusión. Pero, ¿la carga espacial que se acumula en la región de depresión no actúa como un condensador de placas paralelas? Debería repeler ese electrón, ¿verdad? (Porque se está formando una carga espacial -ve en la región p)
@eoshah, sí, la acumulación de carga (potencial incorporado) es lo que causa la corriente de deriva, y la corriente de difusión lo equilibra. (con voltaje de polarización aplicado cero) Es un poco confuso la primera vez, pero siga trabajando en ello.
En la región libre de campo fuera de la capa de agotamiento, no hay exceso de carga, no hay campo. Por lo tanto, un portador en difusión puede desplazarse hasta el borde de la capa de agotamiento. Ahora bien, un portador difusor minoritario no tiene que sufrir recombinación en el proceso...
En primer lugar, la difusión se produce debido a la energía térmica de los electrones, ahora, debido a la difusión, se forma una capa de agotamiento, pero tan pronto como se forma, las cargas positivas en el lado n retiran los electrones que habían ido al lado n a través de la difusión. , mire, esta es la corriente de deriva, todo está sucediendo en la capa misma, hay una especie de guerra entre la energía térmica y las fuerzas debido al campo E, esto continúa continuamente en todo momento pero sin una batería externa, estos dos procesos son solo en equilibrio....
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