擴散電流

擴散電流在半導體中因載流子（空穴或自由電子）擴散作用引起的電流。 半導體中的擴散電流可以與由於電場形成的漂移電流同向或者反向。在一個平衡狀態的PN結中，耗盡層的正向擴散電流和反向擴散電流平衡，因而淨電流為零。可以用漂移–擴散方程來統一描述擴散電流和漂移電流。

摻雜材料的擴散常數可以通過Haynes–Shockley experiment確定。

介紹

擴散電流與漂移電流

下面是這兩種電流的對比：

擴散電流	漂移電流
在半導體上沒有外加電場的時候也存在擴散電流。	漂移電流取決於加在PN結二極管上的電場。
對於空穴和自由電子產生的電流，分別由常數 Dp 和 Dn，以及 +q 和 −q 決定, 但與電容率無關。	取決於電容率。
擴散電流的方向取決於載流子濃度的變化，而不是載流子濃度本身。	漂移電流的方向取決於外加電場的極性。

載流子運動

擴散電流存在無需在半導體上外加電場。這是因為擴散作用是由載流子濃度的變化，而不是載流子濃度本身所引起的。載流子(空穴和自由電子)從高濃度的地方運動到低濃度的地方，這種擴散運動產生了電流，叫做擴散電流。漂移電流和擴散電流構成了半導體中的總電流。載流子濃度的變化形成梯度。由於這個梯度，半導體內產生了電場。

當光照在本徵半導體中心上時,載流子在中間產生，並向兩邊擴散。由於電子（綠色）的擴散係數高於空穴（紫色），電子在中心處的堆積比空穴更少。

舉例

當半導體中的載流子分布處於非平衡態時，擴散就會發生。比如半導體兩端有電勢差的時候，或者半導體一部分有光照產生了載流子，造成局部載流子濃度增加。如右圖所示，當半導體中間有光照時，中間部分有較高載流子濃度，並向兩邊擴散。