Avainero diffuusiovirran ja ryömintävirran välillä on se, että diffuusiovirta muodostuu varauksenkuljettajien diffuusiosta, kun taas ryömintävirta muodostuu varauksenkuljettajien liikkeestä, jonka aiheuttaa sähkökentän varauksiin kohdistama voima.
Diffuusiovirta ja ryömintävirta ovat kahden tyyppisiä virransiirtomekanismeja, jotka käyttävät erilaisia mekanismeja virran tuottamiseen.
Mikä on diffuusiovirta?
Diffuusiovirta tai diffuusiovirran tiheys on puolijohteessa olevan virran tyyppi, jonka aiheuttaa varauksenkuljettajien diffuusio. Varauksen kantajia ovat tässä yhteydessä aukot ja elektronit. Tämän tyyppinen virta muodostuu varaushiukkasten epätasaisissa pitoisuuksissa puolijohteessa tapahtuvien varausten kuljetuksen vuoksi. Lisäksi diffuusiovirta voi olla joko samassa tai vastakkaisessa suunnassa ryömintävirran kanssa drift-diffuusioyhtälön mukaisesti.
Kuva 1: Diffuusiovirran muodostuminen tapahtuu varauskantajien diffuusion vuoksi
Kun tarkastelemme puolijohdelaitetta, p-n-liitoksen tyhjennysalueen lähellä oleva virta on enimmäkseen diffuusiovirtaa. Kuitenkin tyhjennysalueen sisällä voimme havaita molempia virtoja (diffuusio- ja drift-virrat). Lisäksi p-n-liitoksen tasapainotilassa voidaan havaita, että eteenpäin suuntautuva diffuusiovirta tyhjennysalueella on tasapainotettu käänteisen ryömintävirran kanssa. Siksi nettovirtaa ei ole.
Mikä on Drift Current?
Ajovirta voidaan kuvata eräänlaisena puolijohteen virrana, jonka aiheuttaa sähkökentän varauksenkantajiin kohdistama voima. Tätä ulkoista voimaa kutsutaan usein sähkömotoriseksi voimaksi. Lisäksi ryömintänopeus voidaan kuvata varauksenkuljettajien keskimääräiseksi nopeudeksi ryömimävirrassa. Termi ryömintävirta on enimmäkseen hyödyllinen puolijohteiden elektronien ja reikien yhteydessä. Tätä samaa käsitettä voidaan kuitenkin soveltaa metalleihin, elektrolyytteihin jne.
Ajovirran muodostumisen aikana sähkökenttä työntää varautuneita hiukkasia. Elektronit ovat negatiivisesti varautuneita, ja ne työntyvät vastakkaiseen suuntaan kuin sähkökenttä. Tämä johtaa tavanomaisiin virtapisteisiin samaan suuntaan.
Mitä eroa on diffuusiovirralla ja ajovirralla?
Diffuusio- ja ryömintävirta ovat kahden tyyppisiä sähkövirtoja, jotka muodostuvat virran eri menetelmistä johtuen. Keskeinen ero diffuusiovirran ja ryömintävirran välillä on, että diffuusiovirta muodostuu varauksenkuljettajien diffuusion seurauksena, kun taas ryömintävirta muodostuu varauksenkuljettajien liikkeestä, jonka aiheuttaa sähkökentän varauksiin kohdistama voima. Lisäksi diffuusiovirta noudattaa Fickin lakia, kun taas drift-virta noudattaa Ohmin lakia. Lisäksi, kun otetaan huomioon virran suunta, diffuusiovirta riippuu kantoa altopitoisuuden jyrkkyydestä, kun taas ryömintävirta on aina sähkökentän suunnassa.
Alla oleva infografiikka esittää diffuusiovirran ja ryömintävirran väliset erot taulukkomuodossa vierekkäin vertailua varten
Yhteenveto – diffuusiovirta vs ajovirta
Diffuusiovirta ja ryömintävirta ovat kahden tyyppisiä virransiirtomekanismeja, jotka käyttävät erilaisia mekanismeja virran tuottamiseen. Keskeinen ero diffuusiovirran ja ryömintävirran välillä on, että diffuusiovirta muodostuu varauksenkuljettajien diffuusion seurauksena, kun taas ryömintävirta muodostuu varauksenkuljettajien liikkeestä, jonka aiheuttaa sähkökentän varauksiin kohdistama voima.
