Nesten alt som bruker elektrisk kraft har halvleder kretser : din bil , kaffetrakteren , datamaskinen . Ytelsen til disse kretser stammer fra oppførselen av elektroner innen en ordnet rekke av atomer , eller et krystallgitter . Vanligvis er den gitter laget av et basismateriale av silisium -atomer , med " dopingsmidler " tilsatt for å øke eller minske antallet av elektroner i materialet.
"N -type"- halvleder er laget ved å innføre et dopingsmiddel , for eksempel fosfor , noe som gir ekstra elektroner , mens " p- typen " har en dopingsmiddel slik som bor, som reduserer antallet av elektroner i forhold til grunnmaterialet. 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 n- siden . Regionen i mellom tømmes for ladning, derav navnet " depletion regionen . " Instruksjoner
en
Finn den iboende carrier tetthet , Ni , av grunnmaterialet . For silisium ved romtemperatur , er Ni ca 1,5 x 10 ^ 10 bærere /cm ^ 3 .
To
Beregn termisk spenning på anklagen . VT er gitt ved ligningen
VT = kx T /q ,
hvor k er Boltzmanns konstant - 1,38 x 10 ^ -23 Joule /K ,
T måles 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 carrier 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 de egenskapene du ønsker . For illustrasjonens skyld anta akseptor tetthet, NA, er 10 ^ 18/cm ^ 3 og giver tetthet, ND , er 10 ^ 16/cm ^ 3 .
4
Beregn spenningen over uttømming regionen med ligningen
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.
