אזור מחסור

במוליך למחצה, אזור המחסור הוא אזור מבודד אשר נמצא בתווך מוליך של חומר מוליך למחצה מזוהם. באזור זה נושאי המטען הניידים (אלקטרונים או חורים) עברו רקומבינציה. במילים אחרות, באזור זה חסרים נושאי מטען ניידים.

הבנת הפיזיקה של אזור המחסור היא המפתח להבנה של אלקטרוניקה מודרנית של מוליכים למחצה ובין השאר פעולה של רכיבים נפוצים כגון דיודה, טרנזיסטור MOSFET או טרנזיסטור ביפולרי. האזור הזה נקרא גם אזור צמצום.

הסבר פיזיקלי

אזור המחסור נוצר במעבר בצומת PN של מוליך למחצה כאשר הצומת נמצא בשיווי משקל תרמודינמי. באזור של מוליך למחצה מסוג N יהיו אלקטרונים נושאי המטען הניידים ובאזור של מוליך למחצה מסוג P יהיו חורים נושאי המטען הניידים. החומר כולו הוא נייטרלי, כלומר באזורים השונים יש נושאי מטען נייחים הפוכים בסימנם לנושאי המטען הניידים. נושאי המטען הניידים יתפשטו בדיפוזיה לעבר האזורים בהם יש ריכוז נמוך של נושאי מטען דומים, כלומר אלקטרונים ינדדו לעבר אזור P וחורים ינדדו לעבר אזור N. כאשר חורים ואלקטרונים נפגשים מתרחשת ריקומבינציה כלומר האלקטרונים מפס ההולכה ירדו ומילאו את החורים בפס הערכיות. באזור החיבור נשארים רק המטענים הנייחים (חיוביים באזור N ושליליים באזור P). תהליך זה ממשיך להתרחש עד אשר נוצר שיווי משקל חדש בו השדה הסטטי שנוצר בשל המטענים הנייחים גדול מספיק כדי לדחות את המטענים הניידים ולמנוע את תהליך הדיפוזיה שלהם לעבר האזור האחר.

אינטגרל על השדה האלקטרוסטטי באזור המחסור שווה להפרש הפוטנציאל הפנימי, או מחסום הפוטנציאל של הצומת.

אם נפעיל מתח אשר נקרא מתח אחורי, על ידי חיבור אזור P לאלקטרודה שלילית וחיבור אזור N לאלקטרודה חיובית, החורים שבאזור P ימשכו לאלקטרודה השלילית והאלקטרונים שבאזור N ימשכו לאלקטרודה החיובית. תהליך זה ירחיב את אזור המחסור המבודד ולא נוכל לקבל זרם חשמלי מהרכיב. אם נפעיל מתח אשר נקרא מתח חיובי, על ידי חיבור אזור N לאלקטרודה שלילית וחיבור אזור P לאלקטרודה חיובית, החורים שבאזור P ידחו מהאלקטרודה החיובים והאלקטרונים שבאזור N ידחו מהאלקטרודה השלילי. תהליך זה יצמצם את רוחב אזור המחסור. במתח חיובי גדול מספיק תהליך זה יבטל את אזור המחסור ויאפשר לקבל זרם חשמלי ברכיב.

קישורים חיצוניים

מדיה וקבצים בנושא אזור מחסור בוויקישיתוף