Η βασική διαφορά μεταξύ του ρεύματος διάχυσης και του ρεύματος μετατόπισης είναι ότι το ρεύμα διάχυσης σχηματίζεται λόγω της διάχυσης των φορέων φορτίου, ενώ το ρεύμα ολίσθησης οφείλεται στην κίνηση των φορέων φορτίου που προκαλείται από τη δύναμη που ασκείται στα φορτία από ένα ηλεκτρικό πεδίο.
Το ρεύμα διάχυσης και το ρεύμα μετατόπισης είναι δύο τύποι μηχανισμών διέλευσης ρεύματος που χρησιμοποιούν διαφορετικούς μηχανισμούς για την παραγωγή ρεύματος.
Τι είναι το ρεύμα διάχυσης;
Ρεύμα διάχυσης ή πυκνότητα ρεύματος διάχυσης είναι ένας τύπος ρεύματος σε έναν ημιαγωγό που προκαλείται από τη διάχυση των φορέων φορτίου. Οι φορείς φορτίου σε αυτό το πλαίσιο είναι οπές και ηλεκτρόνια. Αυτός ο τύπος ρεύματος σχηματίζεται λόγω της μεταφοράς φορτίων που συμβαίνουν σε μη ομοιόμορφες συγκεντρώσεις σωματιδίων φορτίου σε έναν ημιαγωγό. Επιπλέον, το ρεύμα διάχυσης μπορεί να είναι είτε στην ίδια είτε στις αντίθετες κατευθύνσεις ενός ρεύματος μετατόπισης σύμφωνα με την εξίσωση ολίσθησης-διάχυσης.
Εικόνα 1: Ο σχηματισμός του ρεύματος διάχυσης εμφανίζεται λόγω της διάχυσης των φορέων φορτίου
Όταν εξετάζουμε μια συσκευή ημιαγωγών, το ρεύμα κοντά στην περιοχή εξάντλησης μιας διασταύρωσης p-n είναι κυρίως ρεύμα διάχυσης. Ωστόσο, μέσα στην περιοχή εξάντλησης, μπορούμε να παρατηρήσουμε και τους δύο τύπους ρευμάτων (ρεύματα διάχυσης και παρασυρόμενα ρεύματα). Επιπλέον, στην ισορροπία σε μια διασταύρωση p-n, μπορούμε να παρατηρήσουμε ότι το προς τα εμπρός ρεύμα διάχυσης στην περιοχή εξάντλησης εξισορροπείται με το ρεύμα αντίστροφης μετατόπισης. Επομένως, δεν υπάρχει καθαρό ρεύμα.
Τι είναι το Drift Current;
Το ρεύμα μετατόπισης μπορεί να περιγραφεί ως ένας τύπος ρεύματος σε έναν ημιαγωγό που προκαλείται από τη δύναμη που ασκείται στους φορείς φορτίου από ένα ηλεκτρικό πεδίο. Αυτή η εξωτερική δύναμη είναι συχνά γνωστή ως ηλεκτροκινητική δύναμη. Επιπλέον, η ταχύτητα μετατόπισης μπορεί να περιγραφεί ως η μέση ταχύτητα των φορέων φορτίου στο ρεύμα μετατόπισης. Ο όρος ρεύμα μετατόπισης είναι κυρίως χρήσιμος στο πλαίσιο των ηλεκτρονίων και των οπών σε ημιαγωγούς. Ωστόσο, αυτή η ίδια έννοια μπορεί να εφαρμοστεί σε μέταλλα, ηλεκτρολύτες κ.λπ.
Κατά τη δημιουργία ενός ρεύματος μετατόπισης, τα φορτισμένα σωματίδια ωθούνται από το ηλεκτρικό πεδίο. Τα ηλεκτρόνια είναι αρνητικά φορτισμένα και ωθούνται προς την αντίθετη κατεύθυνση από το ηλεκτρικό πεδίο. Αυτό έχει ως αποτέλεσμα συμβατικά σημεία ρεύματος προς την ίδια κατεύθυνση.
Ποια είναι η διαφορά μεταξύ του ρεύματος διάχυσης και του ρεύματος μετατόπισης;
Το ρεύμα διάχυσης και μετατόπισης είναι δύο τύποι ηλεκτρικών ρευμάτων που σχηματίζονται λόγω διαφορετικών μεθόδων κίνησης του ρεύματος. Η βασική διαφορά μεταξύ του ρεύματος διάχυσης και του ρεύματος μετατόπισης είναι ότι το ρεύμα διάχυσης σχηματίζεται λόγω της διάχυσης των φορέων φορτίου, ενώ το ρεύμα μετατόπισης οφείλεται στην κίνηση των φορέων φορτίου που προκαλείται από τη δύναμη που ασκείται στα φορτία από ένα ηλεκτρικό πεδίο. Επιπλέον, το ρεύμα διάχυσης υπακούει στο νόμο του Fick ενώ το ρεύμα ολίσθησης υπακούει στο νόμο του Ohm. Επιπλέον, όταν εξετάζουμε την κατεύθυνση του ρεύματος, το ρεύμα διάχυσης εξαρτάται από την κλίση της συγκέντρωσης του φορέα, ενώ το ρεύμα μετατόπισης είναι πάντα προς την κατεύθυνση του ηλεκτρικού πεδίου.
Το παρακάτω infographic παρουσιάζει τις διαφορές μεταξύ του ρεύματος διάχυσης και του ρεύματος μετατόπισης σε μορφή πίνακα για σύγκριση δίπλα-δίπλα
Σύνοψη – Ρεύμα διάχυσης έναντι ρεύματος μετατόπισης
Το ρεύμα διάχυσης και το ρεύμα μετατόπισης είναι δύο τύποι μηχανισμών διέλευσης ρεύματος που χρησιμοποιούν διαφορετικούς μηχανισμούς για την παραγωγή ρεύματος. Η βασική διαφορά μεταξύ του ρεύματος διάχυσης και του ρεύματος μετατόπισης είναι ότι το ρεύμα διάχυσης σχηματίζεται λόγω της διάχυσης των φορέων φορτίου, ενώ το ρεύμα μετατόπισης οφείλεται στην κίνηση των φορέων φορτίου που προκαλείται από τη δύναμη που ασκείται στα φορτία από ένα ηλεκτρικό πεδίο.
