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擴散電流
來源:互聯(lián)網(wǎng)

化學(xué)中的擴散電流是指在極譜分析中由溶液本體擴散到電極表面的金屬離子所形成的電流。而溶液中離子的擴散速率有極大值,當(dāng)擴散速率達到最大時所形成的電流就稱為極限擴散電流。在半導(dǎo)體中,擴散電流是由載流子空穴或自由電子)的擴散作用引起的電流,這種電流可以與由電場形成的漂移電流同向或反向。在平衡狀態(tài)的PN結(jié)中,正向和反向的擴散電流相互平衡,導(dǎo)致凈電流為零。

基本概述

離子由本體溶液擴散到電極上進行電極反應(yīng)而產(chǎn)生的電流。如果除擴散運動以外沒有其他運動可使離子到達電極表面,那么電解電流就完全受電極表面上該離子的擴散速度所控制。在一定的電壓下,受擴散控制的電解電流可表示為:

式中C和C分別為離子在電極表面上和本體溶液中的濃度,K為比例常數(shù)。當(dāng)外加電壓繼續(xù)增加使電極電勢變得更負時,C就趨近于零,此時

而擴散電流正比于溶液中離子的濃度而達到最大限度,不再隨外加電壓而增加。

上述比例常數(shù)K,對滴汞電極(見滴汞電極)來說,稱為尤考維奇常數(shù),

上述公式是極譜定量分析的基礎(chǔ)。

極限擴散電流

極限擴散電流系指示電極周圍溶液形成最大濃度 梯度時的擴散電流。當(dāng)外加電壓使滴汞電極電位降到一定負值時,滴汞電極表面待測離子濃度Co?0時,即可產(chǎn)生極限擴散電流。

伊爾科維奇方程式

伊爾科維奇方程(式)又叫擴散電流方程式或Ilkovic公式,是極譜定量分析的基礎(chǔ)。公式表達式為:

式中i為平均極限擴散電流(單位μA),代表汞滴上從形成至降落過程中的平均電流,n為電極反應(yīng)中電子的轉(zhuǎn)移數(shù),D為電極上起反應(yīng)的物質(zhì)在溶液中的擴散系數(shù)(單位是cm/s),m為汞的流速(單位mg/s),t為汞滴的周期(單位S),C為電極上起反應(yīng)物質(zhì)的濃度(單位mmol/L)。這一公式反映了影響擴散電流主要因素,當(dāng)控制這些影響因素使之恒定時,則擴散電流i與待測物質(zhì)的濃度成正比,即i=KC,是極譜定量的依據(jù)。

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