Presque tout ce qui utilise l'énergie électrique comporte des circuits semi-conducteurs: votre voiture, votre cafetière, votre ordinateur. La performance de ces circuits provient du comportement des électrons au sein d'un réseau ordonné d'atomes ou d'un réseau cristallin. Habituellement, le treillis est fabriqué à partir d'un matériau à base d'atomes de silicium, avec des "dopants" a été ajoutée pour augmenter ou diminuer le nombre d'électrons dans le matériau.
"Type N" semi-conducteur est réalisée en introduisant 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 types n et p sont amenés en contact les uns avec les autres. L'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
1 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.
2 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 Joule / K,
T est mesurée en kelvin,
q est la charge de l'électron - 1,6 x 10 ^ -19 coulomb.
À 300K, ce qui donne
VT = 1,38 x 10 ^ -23 x 300 / 1,6 x 10 ^ -19 = 0,025.
3 Déterminer les accepteurs et porteuses des 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 pour faire correspondre les caractéristiques que vous voulez. À des fins d'illustration, supposons que la densité d'accepteurs, NA, est 10 ^ 18 / ^ cm 3 et la densité de donneur, ND, est 10 ^ 16 / cm ^ 3.
4 Calculer la tension aux bornes de la région d'appauvrissement à l'équation
V = VT x ln (NA x ND / Ni ^ 2)
Pour l'exemple,
V = 0,025 x ln (x 10 ^ 18 ^ 10 16 / (1,5 x 10 ^ 10) ^ 2),
V = 0,79 V.