ترجمه شارش انرژی در اجسام نیمه رسانا

توضیحات

عنوان فارسی: شارش انرژی در اجسام نیمه رسانا: فعل و انفعالی فی ما بین نامتوزانی (ناموازنگی) تجمعی حرارتی

عنوان انگلیسی مقاله ترجمه شده:

Energy flux in semiconductors: Interaction of thermal and concentration nonequilibriums

شارش انرژی در اجسام نیمه رسانا: فعل و انفعالی فی ما بین نامتوزانی (ناموازنگی) تجمعی و حرارتی

شارش انرژی در اجسام نیمه رسانای دوقطبی که مورد تحقیق قرار گرفته در واقع برای بدست آوردن تاثیر نفوذ ترکیب در آنها می باشد. تعریف عمومی شارش انرژی در نیمه رساناهای ناتباهیده در یک تقریب خطی باتوجه به اختلال و آشفتگی کسب ترکیب (وجود بارهای نامتوازن و موازنه نشده در نیمه رساناها) و جریان های الکتریکی حرارتی الکترون ها می گردد (اصلاح شود.). تراکم شارش انرژی در دو مورد مختلف محاسبه شده، یکبار در ترکیب ضعیف و یکبار در یک مورد ترکیب قوی که برای موردی یک بعدی محاسبات صورت گرفته است.

مطالب مهم در مقدمه

تراکم شارش حرارت در قانون فوریه نشان داده شده، جاییکه در فرمول  ، k بعنوان ضریب هدایت مواد بوده و T نیز دما می باشد. با این حال، جریان الکتریکی الکترونها و حفرات می تواند در نیمه رساناهای دوقطبی موجود باشد، بنابراین، انرژی می تواند نه تنها از طریق هدایت پذیری حرارتی بلکه از طریق حرکت های الکترون ها و حفرات نیز صورت گیرد، چراکه آنها نیز انرژی را منتقل می کنند.

هدف این مقاله، بررسی فرایند انتقال انرژی در نیمه رسانا های دوقطبی ناتباهیده شرکت کننده در فرایندهای هدایت پذیری حرارتی و انتقال انرژی بوسیله انتقال دهنده های الکترون ها و حفرات (انتشار، انتشار حرارتی و حرکت های جریانی در الکترون ها) می باشد.

شارش انرژی در نیمه رساناهای دوقطبی

قابلیت انتقال حرارتی، فرایندی منحصربفرد در حمل انرژی در نیمه رساناها در خلال اهداف کلاسیک می باشد. اهداف کلاسیک تاثیر عدم موازنه حامل های بار و بازترکیب (بازترکیب فرایندی است که در آن الکترونهای آزاد و جدا از یکدیگیر در فضا و حفرات دوباره در اتمها درگیر می شوند، حرکت آنها متوقف می شود و قابلیت حمل جریان منجر به بار کلی صفر می شود) فرایند انتقال انرژی در نیمه رساناها را در نظر نمی گیرد.تراکم شارش حرارت q مساوی است با تراکم شارش انرژی w. علاوه بر این، تراکم شارش حرارت یا گرما بوسیله قانون فوریه به صورت زیر تعریف می شود:  

جاییکه   قابلیت انتقال حرارتی نیمه رساناها می باشد؛  قابلیت انتقال حرارتی الکترون ها در پیوندهای رسانایی،  قابلیت انتقال حرارتی حفرات در پیوندهای ظرفیت دار و  قابلیت انتقال حرارتی فنون (فنون واحد انرژِ ی حرارتی در شبکه بلوزی که مقدار آن معادل با حاصلضرب ثابت پلانک در بسامد ارتعاش حرارتی است) و T نیز دما می باشد.

با این حال، انتشار حرارتی الکترونها و حفرات در این مودر اتفاق می افتد، جاییکه دمای عدم تعادل یا ناموازنگی در قبال جریان های الکتریکی تحریک شده الکترونها و حفرات رخ می دهد. این جریان های الکتریکی حتی در غیاب جریان های الکتریکی مجموع، همان بزرگی و مسیر مخالف را داشته و در طی بازترکیب رخ می دهد. به عنوان یک نتیجه، انرژی نه تنها بوسیله قابلیت انتقال گرمایی بلکه بوسیله انتقال الکترون ها و حفرات نیز انجام می شود. بنابراین، تعریف برای تراکم شارش انرژی به صورت زیر است:

   معادله 2 

جاییکه،  پتانسیل الکتروشیمیایی الکترون ها(حفرات)؛  تراکم جریان الکتریکی الکترون ها (حفرات)؛ و  ضریب پلتیر الکترون ها (حفرات) می باشد. از معادله 2 اینگونه می توان نتیجه گرفت که w یا همان شارش انرژی موجب کاهش شارش حرارت q می شود. زمانیکه جریان های الکتریکی الکترون ها و حفرات غایب باشند.

بیانی برای پتانسیل های الکتروشیمیایی الکترون ها و حفرات به صورت زیر است:

جاییکه  پتانسیل الکتریکی و  پتانسیل شیمیایی الکترون ها و حفرات هستند.

اجازه دهید تا نیم رساناهای تاتباهیده را مورد بررسی قرار دهیم. در این مورد ضرایب پلتیر بصورت زیر است:

ما اینگونه در نظر گرفتیم که نیمه رساناها واحد هستند. بنابراین، تمرکز الکترون ها و حفرات در موازنه هستند و  ثابت های فضایی برای نیمه رساناهای ایزوله هستند.

تراکم شارش انرژی، نه تنها به توزیع دمایی در نیمه رساناها بستگی دارد، بلکه به توزیع پتانسیل های الکتروشیمیایی الکترون ها و حفرات نیز وابسته است.

شارش انرژی در نیمه رساناها، بستگی به گرادیان حرارتی و گرادیان پتانسیل های الکتروشیمیایی دارد.

شارش انرژی در یک تقریب خطی

معمولا باندگپ  بستگی به دما دارد. بنابراین، تحت شرایط توزیع دمایی غیریکنواخت باندگپ در نقاط مختلف، شرایط مختلفی وجود دارد.

پس از معادله 18 متوجه آن می شویم که تراکم شارش انرژی تنها بستگی به گرادیان دمایی دارد.

در این بخش معادلات بصورت پی در پی توضیح داده شده که از بیان آنها خودداری شده است و تنها به بیان مطالب استنتاج شده از متن پرداخته ایم.

برخلاف قانون فوریه، تراکم شارش انرژی در یک نیمه رسانا نه تنها به قابلیت انتقال حرارتی، بلکه به پارامترهای دیگری از جمله عمر حامل های بار، باندگپ و قابلیت انتقال الکتریکی الکترون ها و حفرات بستگی دارد. علاوه بر این، تراکم شارش انرژی بستگی به گرادیان حرارتی و مشتق سوم پارامتر  دارد. همچنین مشتق سوم پارامتر فوق بستگی به نرخ بازترکیب دارد. مشتق سوم دما برابر صفر نیست چراکه دما مجموعه ای جبری از ساختارهای خطی و نمائی برای هر فرایند مرحله ای می باشد.

توجه:

• برای مشاهده فایل کامل ترجمه لطفا اقدام به خریدترجمه مقاله نمایید.
• پس از خرید لینک دانلود بلافاصله برایتان به صورت اتوماتیک ایمیل می گردد.