Hvordan beregne spenning i en Nedbryting Region

Nesten alt som bruker elektrisk kraft har halvlederkretser: bilen din, din kaffetrakter, datamaskinen. Ytelsen av disse kretser stammer fra oppførselen av elektroner i en ordnet rekke av atomer, eller et krystallgitter. Vanligvis er det gitter laget av et basismateriale av silisiumatomer, med "dopemidler" tilsettes for å øke eller redusere antallet av elektroner i materialet.

"N-type" halvleder er laget ved å innføre et dopemiddel, for eksempel fosfor, som bringer ekstra elektroner, mens "p-type" har et dopemiddel, slik som bor, som reduserer antallet elektroner i forhold til basismaterialet. De interessante egenskaper finner sted ved krysset, hvor n- og p-type materiale bringes i kontakt med hverandre. En av de tingene som skjer er at de ekstra elektroner fra n-type gjøre veien til p-siden, og de manglende elektroner fra p-siden, kalt "hull", gjøre veien til den n-side. Regionen i mellom tømmes for ladning, derav navnet "depletion region."

Bruksanvisning

1 Finner den indre bære tetthet, Ni, av grunnmaterialet. For silisium ved romtemperatur, er Ni ca 1,5 x 10 ^ 10 bærere / cm ^ 3.

2 Beregn den termiske spenningen til ladning. VT er gitt ved ligning
VT = kx T / q,
hvor k er Boltzmann konstant - 1,38 x 10 ^ -23 Joule / K,
T er målt i kelvin,
q er elektron kostnad - 1,6 x 10 ^ -19 coulomb.
På 300K, gir dette
VT = 1,38 x 10 ^ -23 x 300 / 1,6 x 10 ^ -19 = 0,025.

3 Bestem akseptor og donor bære tettheter. Hvis du har en eksisterende materiale, vil disse bli bestemt av fabrikasjon prosessen, og hvis du designer et materiale, vil du velge disse for å matche egenskapene du ønsker. For illustrasjonens skyld, antar at akseptoren tetthet, NA, er 10 ^ 18 / cm ^ 3 og giver tetthet, ND, er 10 ^ 16 / cm ^ 3.

4 Beregn spenningen over utarmingsområdet med ligning
V = VT x ln (NA x ND / Ni ^ 2)
For eksempel,
V = 0,025 x ln (10 ^ 18 x 10 ^ 16 / (1,5 x 10 ^ 10) ^ 2),
V = 0,79 V.