Теоретические сведения
В термодинамических системах возникают
особые необратимые
процессы, называемые явлениями
переноса. В
этих процессах происходит пространственный
перенос энергии, внутреннее трение
(перенос импульса) и диффузия (обусловлена
переносом массы).
Механизм
этих явлений объясняется тепловым
движением частиц (атомов, молекул).
Явление
диффузии состоит в том, что происходит
самопроизвольное проникновение частиц
вещества из области с большей, в области
с их меньшей концентрацией. Диффузия
может наблюдаться в газах, жидкостях и
твёрдых веществах. В последнем случае
диффузия является одним из основных
методов формирования структуры
электронных приборов в интегральных
схемах (2).
Согласно
первому закону Фика, плотность потока
массы вещества пропорциональна градиенту
концентрации:
где
- плотность потока массы вещества –
величина определяемая массой вещества,
проходящего через единицу поверхности
в единицу времени в направлении нормали
к поверхности.
градиент
плотности, равный максимальной скорости
изменения плотности на единицу длины
нормали к поверхности. Частная производная
связана с тем, что изменение массы
вещества может происходить не только
по нормали, а также во времени/
D
– коэффициент диффузии, численно равный
плотности потока массы вещества при
градиенте плотности, равном единице,
его величина зависит от свойств вещества
и условий диффузии (температуры, давлении
и др.)
Плотность
потока массы и градиент плотности
являются векторными величинами,
направленными в противоположные стороны.
Об этом свидетельствует знак минус в
уравнении (1) указывает на то, возрастание
массы вещества справа налево, вызывает
диффузию слева направо (рис.1)
