Comment calculer la tension dans une région épuisement

February 5

Comment calculer la tension dans une région épuisement
Presque tout ce qui consomme de l'énergie électrique a circuits semi-conducteurs: votre voiture, votre cafetière, votre ordinateur. La performance de ces circuits vient du comportement des électrons dans un réseau ordonné d'atomes, ou un réseau cristallin. Habituellement, le treillis est réalisé en un matériau de base d'atomes de silicium, avec des "dopants" ajoutés pour augmenter ou diminuer le nombre d'électrons dans le matériau.

"Type N" semi-conducteur est réalisé par l'introduction d'un dopant tel que le phosphore, ce qui amène des électrons supplémentaires, alors que "du type p" a un dopant tel que le bore, ce qui réduit le nombre d'électrons par rapport au matériau de base. Les propriétés intéressantes ont lieu à la jonction, où les matériaux de type n et de type p sont mis en contact l'un avec l'autre. Une des choses qui se passe est que les électrons supplémentaires du type n font leur chemin vers le côté p, et les électrons manquants du côté p, appelé «trous», font leur chemin vers le côté n. La région entre les deux est vidé de la charge, d'où le nom "région d'appauvrissement."

Instructions

•  Trouver la densité de porteurs intrinsèques, Ni, du matériau de base. Pour le silicium à la température ambiante, Ni est d'environ 1,5 x 10 ^ 10 porteurs / cm ^ 3.

•  Calculer la tension thermique de la charge. VT est donnée par l'équation
VT = kx T / q,
où k est la constante de Boltzmann - 1,38 x 10 ^ -23 joules / K,
T est mesurée en kelvin,
q est la charge de l'électron - 1,6 x 10 ^ -19 Coulomb.
À 300 K, ce qui donne
VT = 1,38 x 10 -23 x 300 ^ / ^ 1,6 x 10 -19 = 0,025.

•  Déterminer les accepteurs et des transporteurs donateurs densités. Si vous avez un matériel existant, ceux-ci seront déterminés par le processus de fabrication, et si vous concevez un matériau, vous choisissez ceux-ci de faire correspondre les caractéristiques que vous voulez. À titre d'illustration, supposons que la densité de l'accepteur, NA, est 10 ^ 18 / cm ^ 3 et la densité de donneur, ND, ^ est 10 16 / cm ^ 3.

•  Calculer la tension aux bornes de la région d'appauvrissement à l'équation
V = VT x ln (x NA ND / Ni ^ 2)
Pour l'exemple,
V = 0,025 x ln (10 ^ 18 x 10 ^ 16 / (1,5 x 10 ^ 10) ^ 2),
V = 0,79 V.