Wie man Spannung in einen Verarmungsbereich Berechnen

Fast alles, was elektrische Energie verwendet, hat Halbleiterschaltungen : Ihr Auto, Ihre Kaffeemaschine, Ihren Computer . Die Leistungsfähigkeit dieser Schaltungen resultiert aus dem Verhalten von Elektronen innerhalb einer geordneten Anordnung von Atomen oder einem Kristallgitter . Normalerweise wird das Gitter aus einem Basismaterial aus Siliciumatomen , mit " Dotierungsmittel " zugesetzt, um zu erhöhen oder die Anzahl der Elektronen in dem Material zu verringern.
"N -Typ"- Halbleiter wird durch Einführen eines Dotierungsmittels wie Phosphor , die zusätzlichen Elektronen bringt gemacht , während " p-Typ " einen Dotierstoff wie Bor, die im Vergleich zu der Anzahl der Elektronen reduziert das Basismaterial . Die interessanten Eigenschaften finden an der Kreuzung, an der n- und p- Typ-Materialien in Kontakt miteinander gebracht werden . Eines der Dinge, die passiert ist, dass die zusätzlichen Elektronen aus dem n-Typ ihren Weg zu der p-Seite und die fehlenden Elektronen von der p-Seite , die so genannte "Löcher ", ihren Weg zu der n-Seite . Der Bereich dazwischen ist gebühren geleert , daher der Name " Verarmungsregion . " Anweisungen
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die intrinsische Ladungsträgerdichte , Ni, des Grundmaterials finden . Für Silizium bei Raumtemperatur ist Ni etwa 1,5 x 10 ^ 10 Träger /cm ^ 3 .
2

Berechnen Sie die Thermospannung der Ladung. VT wird durch die Gleichung
VT = kx T /q ,
wobei k die Boltzmann- Konstante gegeben - 1,38 x 10 ^ -23 Joule /K ,
T wird in Kelvin gemessen ,
q die Elektronenladung - . 1,6 x 10 ^ -19 Coulomb
bei 300 K , das gibt
VT = 1,38 x 10 ^ -23 x 300 /1,6 x 10 ^ -19 = 0,025

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Bestimmen Sie die Donor-und Akzeptor Trägerdichten . Wenn Sie eine vorhandene Material haben, werden diese durch den Herstellungsprozess bestimmt werden kann, und wenn Sie der Gestaltung eines Materials , werden Sie wählen diese, um die Eigenschaften, die Sie wollen, entsprechen. Zum Zwecke der Darstellung angenommen, dass die Akzeptor- Dichte , NA, ist 10 ^ ^ 3 18/cm und die Geberdichte, ND, ist 10 ^ ^ 3 16/cm .
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die Spannung über berechnen die Verarmungszone der Gleichung
V = VT x ln ( NA x ND /Ni ^ 2)
Zum Beispiel
V = 0,025 x ln ( 18 x 10 ^ 10 ^ 16 /(1,5 x 10 ^ 10) ^ 2) ,
V = 0,79 V.