אזור מחסור

בפיזיקה של מוליכים למחצה, אזור הָמִחְסוּר (נקרא גם אזור הדלדול או אזור הצמצום; באנגלית: depletion region) הוא אזור מבודד אשר נמצא בתווך מוליך של חומר מוליך למחצה מאולח. באזור זה נושאי המטען הניידים (אלקטרונים או חורים) עברו התאחות (רקומבינציה, recombination), כלומר, באזור זה חסרים נושאי מטען ניידים.

הפיזיקה של אזור המחסור היא הבסיס לאלקטרוניקה של רכיבי המוליכים למחצה המודרניים, כגון דיודה, טרנזיסטור MOSFET או טרנזיסטור ביפולרי.

הסבר פיזיקלי
שמאל|ממוזער|250px|תיאור סכמטי של השלבים עד לשיווי משקל. העיגולים השחורים הם האלקטרונים, הלבנים הם החורים. הריבועים הם הסיגים המיוננים ומטענם.
אזור המחסור נוצר במעבר בצומת PN של מוליך למחצה כאשר הצומת נמצא בשיווי משקל תרמודינמי. באזור מוליך למחצה מסוג N אלקטרונים הם נושאי המטען הניידים, ובאזור מוליך למחצה מסוג P חורים הם נושאי המטען הניידים. החומר כולו הוא נייטרלי, כלומר בסך כל האזורים השונים של החומר, יש אותה כמות של נושאי מטען נייחים הפוכים בסימנם לנושאי המטען הניידים. במגע בין שני סוגי המוליכים למחצה, נושאי המטען הניידים יתפשטו בדיפוזיה (diffusion) לעבר האזורים בהם יש ריכוז נמוך של נושאי מטען דומים; אלקטרונים ינדדו לעבר אזור P, וחורים ינדדו לעבר אזור N. כאשר חורים ואלקטרונים נפגשים מתרחשת התאחות, כלומר האלקטרונים ירדו מפס ההולכה וימלאו את החורים שבפס הערכיות. באזור המגע בין הסוגים נשארים רק המטענים הנייחים (חיוביים באזור N ושליליים באזור P). תהליך זה ממשיך להתרחש עד שמגיע לעצירה רק בזכות השדה החשמלי, אחרת תהליך זה היה ממשיך עד להשוואת ריכוזים. העצירה מתרחשת כאשר נוצר שיווי משקל חדש בו השדה החשמלי הסטטי שנוצר מהמטענים הנייחים גדול מספיק כדי לדחות את המטענים הניידים ולמנוע את המשך המעבר שלהם לעבר האזור האחר.

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

ממתח אחורי הוא מתח המופעל על צומת PN על ידי חיבור אזור P לאלקטרודה השלילית וחיבור אזור N לאלקטרודה החיובית. ממתח חיובי הוא מתח המופעל על צומת PN על ידי חיבור אזור N לאלקטרודה שלילית וחיבור אזור P לאלקטרודה חיובית.

בממתח אחורי החורים שבאזור P ימשכו לאלקטרודה השלילית והאלקטרונים שבאזור N ימשכו לאלקטרודה החיובית. תהליך זה ירחיב את אזור הדלדול המבדד ולא יזרום זרם חשמלי בצומת. בממתח קִדמי החורים שבאזור P ידחו מהאלקטרודה החיובית והאלקטרונים שבאזור N ידחו מהאלקטרודה השלילית. תהליך זה יצמצם את אזור הדלדול. בממתח קדמי מספיק גדול, תהליך זה יבטל את אזור הדלדול ויאפשר לזרם חשמלי לזרום בצומת.

קישורים חיצוניים

קטגוריה:ערכים שבהם תבנית בריטניקה אינה מתאימה
קטגוריה:פיזיקה של חומר מעובה
קטגוריה:מוליכים למחצה