منطقة انخفاض

في فيزياء أشباه الموصلات  منطقة انخفاض أو منطقة الافتقار أو منطقة العبور (بالإنجليزية: Depletion region) هي منطقة انتقالية بين طبقات شبه موصل  مختلفة التشويب تقل فيها كثافة حاملات الشحنة من إلكترونات و فجوات ، ويعتمد على خواص تلك المنطقة العازلة العديد من أنواع التراسيستور المستخدمة في أغراض كثيرة . تنتشر من  منطقة الانخفاض  حاملات الشحنة إلى مناطق أخرى في شبه الموصل إما لقلة تركيز تشويبها أو تحت تأثير مجال كهربائي . ولا ينبقي في منطقة الانخفاض إلى شوائب متأينة إما تعطي شحانت أو تمتص شحنات .
وقد سميت تلك المنطقة منطقة انخفاض أو  منطقة افتقار لانها تتكون من منطقة موصلة بعد إخلائها من جميع الشحنات المتحركة ، تاركة ورائها فجوات لا تنقل التيار. وفهم عمل منطقة الانخفاض هو المفتاح لتفسير عمل أشباه الموصلات في الإلكترونيات / مثل ثنائي قطب و ترانزستور وصلة ثنائية و ترانزستور حقلي ، وثنائي أقطاب المكثف المتغير ،وغيرها .
ستنحصر مناقشتنا التالية في عمل وصلة بي إن و مكثف موسفت ، مع أن منطقة الانخفاض تنشأ في جميع الأجهزة الأخرى المذكوة عاليا.

تكون منطقة انخفاض في وصلة بي إن

تتكون المنطقة الثنائية في الحال في وصلة بي إن . ويمكن وصفها في حالة التوازن الحراري أو حالة السكون : في تلك الحالتين لا تتغير خواص النظام مع الزمن ، ولذلك تسميان حالة "توازن دينامي" 
dynamic equilibrium.
من معرفتنا لتركيب شبه موصل تنتشر الإلكترونات و الفجوات الإلكترونية في المناطق التي يكون فيها تركيز الإلكترونات والفجوات منخفضا ، ذلك مثلما تنتشر نقطة حبر في الماء حتى يصبح توزيعه في الماء متساويا.
وطبقا لتعريف شبه الموصل أن النوع n توجد فيه إلكترونات حرة كثيرة بالمقارنة بمنطقة النوع p من شبه الموصل ، وأن النوع  P-type يوجد فيه فجوات أكثر من وجودها في منطقة  n .
وبناء على ذلك عندما تتلامس منطقة مشوبة n ومنطقة مشوبة بنوع p لتكوين وصلة بي إن ، فإن بعض الإلكترونات تنزح إلى ناحية P وتنزاح بعض الفجوات إلى ناحية n. وينتج عن انتقال إلكترون من الناجية إن إلى الناحية بي وجود أيون عاطي في الناحية إن ، وبالمثل فإن انتقال فجوة (موجبة الشحنه) إلى الناحية إن فهو يترك ورائه أيونا سالبا في المنطقة  P-side.
وبعد هذا الانتشار تأتي إلكترونات إلى فجوات في الناحية بي و تتعادل معها لأن الفجوات موجبة الشحنة . كذلك بالنسبة إل انتشار الفجوات إلى الناحية إن . وتكون محصلة تلك الانتقالات أنها تتعادل في منطقة الوسط ، تاركة وراء كل منها أيونات مشحونة قريبة من سطح التلامس تكون فيها حاملات الشحنات غير متحركة (تلك هي منطقة الانخفاض ، أنظر الشكل ) . 
الأيونات التي لم تتعادل تكون موجبة الشحنة على الناحية إن و سالبة الشحنة على الناحية بي . وينشأ عنها مجال كهربائي يعمل على توقيف عمليات انزياح الإلكترونات والفجوات . وعندما يكون المجال الكهربي كافيا لتوقيف هذه  الانتقالات  تكون منطقة الانخفاض قد وصلت إلى حجمها المتوازن. هذا المجال الكهربي المتكون يسمى "جهد الوصلة " .

انحياز عكسي

في حالة الانحياز المعكوس  reverse bias (أن تكون  P سالبة  بالنسبة لـ  N) يزداد انخفاض الجهد الكهربي  عبر منطقة الانخفاض . هذا يتسبب في توسيع  منطقة الانخفاض ، مما يزيد  جزء التيار الناشيء من انزياح  الشحنات ويقلل من جزئه الناشيء من الانتشار  . في تلك الحالة تكون محصلة التيار نحو اليسار كما هو مبين في شكل الوصلة  p–n .  وتكون كثافة حاملات الشحنات صغيرة ويمر فقط "تيار تشبع عكسي " صغير .

انحياز أمامي

في الانحياز الأمامي تكون   P موجبة الشحنة بالمقارنة بـ N ، مما يجعل منطقة الانخفاض تضيق وينخفض الحاجز الفولطي  ويسهل مرور الشحنات . ويزيد جزء التيار الانتشاري diffusion component بينما dتنخفض جزؤه الانزياحي drift component . وتسير محصلة التيار إلى اليمين كما هو مبين في الشكل.
تكون كثافة الشحنات كبيرة وتتغير بطريقة أسية بتغير جهد الانحياز المطبق ، ويجعل الوصلة موصلة للتيار ويزيد من التيار المار إلى الأمام . 
في الانحياز الأمامي نيتغير التيار طبقا لمعادلة شوكلي للدايود.
التيار الضعيف الذي يمر في الوصلة عند توصيل جهد انحياز معكوس ، والتيار  الكبير الذي يمر عند توصيل جهد انزياح أمامي هي وصف لحالة مقوم.

تكون طبقة انخفاض في مكثف موس

تتكون طبقة الانخفاض أيضا في مكثف موس 
MOS capacitor .  وترى في الشكل إلى اليمين لنوع تشويب P. ونفترض أن شبه الموصل هذا متعادل في لبدء ، حيث تتوازن شحنات الفجوات مع شحنات الإلكترونات  . فإذا وصلنا جهدا موجبا بالبوابة حيث يدخلها شحنات موجبة   Q , 
فإنها تعمل على تنافر فجوات موجبة القريبة من البوابة وتترك شبه الموصل من أسفل .
وتترك خلفها منطقة انخفاض تعمل كعازل لعدم وجود فجوات حرة في تلك المنطقة ، ولا يوجد فيها سوى شوائب مشحونة سالبا لا تستطيع الحركة .
وكلما زاد الجهد الموجب  على البوابة كلما زادت  الشحنات الموجبة فيها  ، فيزداد عدد الفجوات التي تغادر سطح  شبه الموصل ، مما يعمل على اتساع منطقة الانخفاض.  (في شبه الموصل هذا يوجد حد يحدد مقدار اتساع منطقة الانخفاض .  ويحددها  هنا  طبقة رقيقة مضافة مشوبة بنوع n تسمى طبقة عكسية  inversion layer .)

اتساع منطقة الانخفاض

اتساع الانخفاض يصف اتساع منطقة الانخفاض في شبه موصل   مثل وصلة بي إن و مكثف موس . ويتحكم مبدأ تعادل الشحنات في منطقة الانخفاض  ، نذكر هنا نوعين :