Nästan allting som använder el har halvledarkretsar : din bil , din kaffebryggare , din dator . Utförandet av dessa kretsar kommer från beteendet hos elektroner i en ordnad samling av atomer , eller ett kristallgitter . Vanligtvis är gitter gjord av ett grundmaterial av kiselatomer , med ” dopningsmedel ” tillsatta för att öka eller minska antalet elektroner i materialet .
”N -typ” halvledare genom att tillföra ett dopningsmedel , såsom fosfor , vilket medför extra elektroner , under det att ” p-typ ” har ett dopningsmedel , såsom bor , vilket minskar antalet elektroner , jämfört med grundmaterialet . De intressanta egenskaper sker vid förbindningen , där n – och p-typ material bringas i kontakt med varandra. En av de saker som händer är att de extra elektroner från n-typ ta sig till p – sidan , och de saknade elektroner från p – sidan , som kallas ” hål , ” ta sig till n- sidan . Regionen däremellan töms fritt, därav namnet ” utarmningsregionen . ” Instruktioner
en
Hitta den inneboende bärardensiteten , Ni, av basmaterialet . För kisel vid rumstemperatur , är Ni ca 1,5 x 10 ^ 10 bärare /cm ^ 3 .
2
Beräkna den termiska spänningen av avgiften . VT ges av ekvationen
VT = kx T /q ,
där k är Boltzmanns konstant – 1,38 x 10 ^ -23 Joule /K ,
T mäts i Kelvin , < br /> q är elektronens laddning – . 1,6 x 10 ^ -19 coulomb
Vid 300K , ger detta
VT = 1,38 x 10 ^ -23 x 300 /1,6 x 10 ^ -19 = 0,025 < br . >
3
Bestäm acceptor -och donator carrier tätheter . Om du har ett befintligt material , kommer dessa att bestämmas av tillverkningsprocessen , och om du skapar ett material , kommer du att välja dessa för att matcha de egenskaper du vill ha. För illustrationsändamål , antag acceptorn densitet , NA, är 10 ^ 18/cm ^ 3 och givartätheten, ND, är 10 ^ 16/cm ^ 3 .
4
Beräkna spänningen över utarmningsområdetmed ekvationen
V = VT x ln ( NA x ND /Ni ^ 2 )
för exempel
V = 0,025 x ln ( 10 ^ 18 x 10 ^ 16 /( 1,5 x 10 ^ 10 ) ^ 2 ) ,
V = 0,79 V. Addera