Πώς να υπολογίσετε τάσης σε μια περιοχή εξάντληση

Σχεδόν τα πάντα που χρησιμοποιεί ηλεκτρική ενέργεια έχει κυκλώματα ημιαγωγών : το αυτοκίνητό σας , καφετιέρα σας , ο υπολογιστής σας . Η απόδοση αυτών των κυκλωμάτων πηγάζει από τη συμπεριφορά των ηλεκτρονίων εντός μιας διατεταγμένης σειρά από άτομα , ή ένα κρυσταλλικό πλέγμα . Συνήθως , το πλέγμα είναι κατασκευασμένο από ένα υλικό βάσης των ατόμων πυριτίου , με « προσμίξεις » προστίθενται για να αυξήσουν ή να μειώσουν τον αριθμό των ηλεκτρονίων στο υλικό.

«Ν- τύπου" ημιαγωγών γίνεται με την εισαγωγή ενός ενισχυτικού όπως ο φώσφορος , η οποία φέρνει επιπλέον ηλεκτρόνια , ενώ το " p-τύπου " έχει μια προσμίξεως όπως βόριο , η οποία μειώνει τον αριθμό των ηλεκτρονίων σε σύγκριση με το υλικό βάσεως . Οι ενδιαφέρουσες ιδιότητες λαμβάνουν χώρα στη διασταύρωση , όπου τα υλικά κ- και ρ -τύπου έρχεται σε επαφή με το ένα το άλλο . Ένα από τα πράγματα που συμβαίνει είναι ότι τα επιπλέον ηλεκτρόνια από τον τύπο n κάνουν το δρόμο τους προς την πλευρά p , και τα ελλείποντα ηλεκτρόνια από την πλευρά p , που ονομάζεται " τρύπες", κάνουν το δρόμο τους προς την πλευρά n . Η περιοχή μεταξύ αδειάζει χρέωση , εξ ου και η ονομασία " περιοχή εξάντληση . " Οδηγίες
Η 1

Βρείτε την εγγενή πυκνότητα φορέων , Ni , του βασικού υλικού . Για το πυρίτιο σε θερμοκρασία δωματίου , Ni είναι περίπου 1,5 x 10 ^ 10 φορείς /cm ^ 3 . 2

Υπολογίστε τη θερμική τάση του φορτίου . VT δίνεται από την εξίσωση
VT = kx T /q ,
όπου k είναι η σταθερά του Boltzmann - 1.38 x 10 ^ -23 Joule /Κ , Τ
μετριέται σε Kelvin,
q είναι το φορτίο των ηλεκτρονίων - . 1,6 x 10 ^ -19 Κουλόμπ
Σε 300K , αυτό δίνει
VT = 1.38 x 10 ^ -23 x 300 /1,6 x 10 ^ -19 = 0.025

Η

3 Καθορίστε τις αποδέκτη και φορέα δότη πυκνότητες . Εάν έχετε ένα υπάρχον υλικό , αυτά θα πρέπει να καθορίζονται από τη διαδικασία κατασκευής , και αν σχεδιάζετε ένα υλικό , θα επιλέξει αυτά για να ταιριάζει με τα χαρακτηριστικά που θέλετε . Για σκοπούς απεικόνισης , ας υποθέσουμε ότι η πυκνότητα δέκτη , NA , είναι 10 ^ 18/cm ^ 3 και η πυκνότητα των χορηγών , ND , είναι 10 ^ ^ 16/cm 3 .
Η 4

Υπολογίστε την τάση σε όλη την η περιοχή εξάντληση με την εξίσωση
V = VT x ln ( x NA ND /Ni ^ 2 )
Για παράδειγμα ,
V = 0.025 x ln ( 10 ^ 18 x 10 ^ 16 /( 1,5 x 10 ^ 10 ) ^ 2 ) ,
V = 0,79 V.
Η
εικόνων