Cómo calcular el voltaje en un región de agotamiento

Casi todo lo que consume energía eléctrica tiene circuitos de semiconductores : el coche, la cafetera , el ordenador. El rendimiento de estos circuitos se deriva del comportamiento de los electrones dentro de una matriz ordenada de átomos , o una red cristalina. Por lo general, la red está hecha de un material de base de átomos de silicio , con " dopantes " añadidos para aumentar o disminuir el número de electrones en el material.
semiconductor " tipo N " se hace mediante la introducción de un dopante tal como fósforo , lo que trae electrones extra , mientras que " tipo p " tiene un dopante tal como boro , lo que reduce el número de electrones en comparación con el material de base . Las propiedades interesantes tienen lugar en la unión , donde los materiales N y de tipo p se ponen en contacto uno con el otro . Una de las cosas que sucede es que los electrones extra del tipo n hacen su camino hacia el lado p , y los electrones que faltan desde el lado p , llamado "agujeros ", hacen su camino hacia el lado n . La región en el medio se vacía de forma gratuita , de ahí el nombre de " región de agotamiento . " Instrucciones Matemáticas 1

Para la densidad de portadores intrínsecos , Ni, del material base. Para el silicio a temperatura ambiente , Ni es de aproximadamente 1,5 x 10 ^ 10 portadores /cm ^ 3 .
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Cálculo de la tensión térmica de la carga . VT está dada por la ecuación
VT = kx T /q ,
donde k es la constante de Boltzmann - 1,38 x 10 ^ -23 Joule /K ,
T se mide en kelvin ,
q es la carga del electrón - . 1,6 x 10 ^ -19 coulomb
En 300K , esto da
VT = 1,38 x 10 ^ -23 x 300 /1,6 x 10 ^ -19 = 0,025

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Determinar las densidades de aceptores y donantes portadores . Si usted tiene un material existente , éstos serán determinados por el proceso de fabricación , y si usted está diseñando un material , se elegirán éstos para que coincida con las características que desea . Para fines de ilustración , suponga que la densidad aceptor , NA, es 10 ^ 18 /cm ^ 3 y la densidad de los donantes , ND, es 10 ^ 16 /cm ^ 3 .
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Calcular el voltaje a través la región de agotamiento con la ecuación V = VT
x ln ( x ND NA /Ni ^ 2 )
Para el ejemplo ,
V = 0,025 x ln ( 10 ^ 18 x 10 ^ 16 /( 1,5 x 10 ^ 10 ) ^ 2 ) ,
V = 0,79 V.