Calculadora Concentración de electrones en condiciones de desequilibrio

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✖La concentración intrínseca de electrones es la no. de portadores de carga en un semiconductor cuando está en equilibrio térmico.ⓘ Concentración intrínseca de electrones [n_i]			+10% -10%
✖El nivel de electrones Quasi Fermi es el nivel de energía efectivo para los electrones en una condición de no equilibrio. Representa la energía hasta la cual se pueblan los electrones.ⓘ Nivel cuasi Fermi de electrones [F_n]			+10% -10%
✖El nivel de energía intrínseca de un semiconductor se refiere al nivel de energía asociado con los electrones en ausencia de impurezas o influencias externas.ⓘ Nivel de energía intrínseca del semiconductor [E_i]			+10% -10%
✖La temperatura absoluta representa la temperatura del sistema.ⓘ Temperatura absoluta [T]			+10% -10%

✖La concentración de electrones se refiere al número de electrones por unidad de volumen en un semiconductor en condiciones de no equilibrio.ⓘ Concentración de electrones en condiciones de desequilibrio [n_e]

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Fórmula

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Concentración de electrones en condiciones de desequilibrio

Fórmula

`"n"_{"e"} = "n"_{"i"}*exp(("F"_{"n"}-"E"_{"i"})/("[BoltZ]"*"T"))`

Ejemplo

`"0.339151electrons/m³"="3.6electrons/m³"*exp(("3.7eV"-"3.78eV")/("[BoltZ]"*"393K"))`

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Concentración de electrones en condiciones de desequilibrio Solución

PASO 0: Resumen del cálculo previo

Fórmula utilizada

Concentración de electrones = Concentración intrínseca de electrones*exp((Nivel cuasi Fermi de electrones-Nivel de energía intrínseca del semiconductor)/([BoltZ]*Temperatura absoluta))
n_e = n_i*exp((F_n-E_i)/([BoltZ]*T))
Esta fórmula usa 1 Constantes, 1 Funciones, 5 Variables

Constantes utilizadas

[BoltZ] - constante de Boltzmann Valor tomado como 1.38064852E-23

Funciones utilizadas

exp - En una función exponencial, el valor de la función cambia en un factor constante por cada cambio de unidad en la variable independiente., exp(Number)

Variables utilizadas

Concentración de electrones - (Medido en Electrones por metro cúbico) - La concentración de electrones se refiere al número de electrones por unidad de volumen en un semiconductor en condiciones de no equilibrio.
Concentración intrínseca de electrones - (Medido en Electrones por metro cúbico) - La concentración intrínseca de electrones es la no. de portadores de carga en un semiconductor cuando está en equilibrio térmico.
Nivel cuasi Fermi de electrones - (Medido en Joule) - El nivel de electrones Quasi Fermi es el nivel de energía efectivo para los electrones en una condición de no equilibrio. Representa la energía hasta la cual se pueblan los electrones.
Nivel de energía intrínseca del semiconductor - (Medido en Joule) - El nivel de energía intrínseca de un semiconductor se refiere al nivel de energía asociado con los electrones en ausencia de impurezas o influencias externas.
Temperatura absoluta - (Medido en Kelvin) - La temperatura absoluta representa la temperatura del sistema.

PASO 1: Convierta la (s) entrada (s) a la unidad base

Concentración intrínseca de electrones: 3.6 Electrones por metro cúbico --> 3.6 Electrones por metro cúbico No se requiere conversión
Nivel cuasi Fermi de electrones: 3.7 Electron-Voltio --> 5.92805612100003E-19 Joule (Verifique la conversión aquí)
Nivel de energía intrínseca del semiconductor: 3.78 Electron-Voltio --> 6.05623030740003E-19 Joule (Verifique la conversión aquí)
Temperatura absoluta: 393 Kelvin --> 393 Kelvin No se requiere conversión

PASO 2: Evaluar la fórmula

Sustituir valores de entrada en una fórmula

n_e = n_i*exp((F_n-E_i)/([BoltZ]*T)) --> 3.6*exp((5.92805612100003E-19-6.05623030740003E-19)/([BoltZ]*393))

Evaluar ... ...

n_e = 0.33915064947035

PASO 3: Convierta el resultado a la unidad de salida

0.33915064947035 Electrones por metro cúbico --> No se requiere conversión

RESPUESTA FINAL

0.33915064947035 ≈ 0.339151 Electrones por metro cúbico <-- Concentración de electrones

(Cálculo completado en 00.004 segundos)

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Créditos

Creado por Gowthaman N

Instituto de Tecnología de Vellore (Universidad VIT), Chennai

¡Gowthaman N ha creado esta calculadora y 25+ más calculadoras!

Verificada por parminder singh

Universidad de Chandigarh (CU), Punjab

¡parminder singh ha verificado esta calculadora y 600+ más calculadoras!

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Capacitancia de unión PN

Vamos Capacitancia de unión = Área de unión PN/2*sqrt((2*[Charge-e]*Permitividad relativa*[Permitivity-silicon])/(Voltaje a través de la unión PN-(Voltaje de polarización inversa))*((Concentración de aceptor*Concentración de donantes)/(Concentración de aceptor+Concentración de donantes)))

Concentración de electrones en condiciones de desequilibrio

Vamos Concentración de electrones = Concentración intrínseca de electrones*exp((Nivel cuasi Fermi de electrones-Nivel de energía intrínseca del semiconductor)/([BoltZ]*Temperatura absoluta))

Longitud de difusión de la región de transición

Vamos Difusión Duración de la región de transición = Corriente óptica/(Cargar*Área de unión PN*Tasa de generación óptica)-(Ancho de transición+Longitud de la unión del lado P)

Corriente debida a portadora generada ópticamente

Vamos Corriente óptica = Cargar*Área de unión PN*Tasa de generación óptica*(Ancho de transición+Difusión Duración de la región de transición+Longitud de la unión del lado P)

Retardo máximo

Vamos Retardo máximo = (2*pi)/Longitud de onda de la luz*Longitud de la fibra*Índice de refracción^3*Voltaje de modulación

Ángulo máximo de aceptación de la lente compuesta

Vamos Ángulo de aceptación = asin(Índice de refracción del medio 1*Radio de la lente*sqrt(Constante positiva))

Densidad efectiva de estados en banda de conducción

Vamos Densidad efectiva de estados = 2*(2*pi*Masa efectiva de electrón*[BoltZ]*Temperatura absoluta/[hP]^2)^(3/2)

Coeficiente de difusión del electrón

Vamos Coeficiente de difusión de electrones = Movilidad del electrón*[BoltZ]*Temperatura absoluta/[Charge-e]

Difracción mediante la fórmula de Fresnel-Kirchoff

Vamos Ángulo de difracción = asin(1.22*Longitud de onda de la luz visible/Diámetro de apertura)

Espaciado de franjas dado el ángulo del ápice

Vamos Espacio marginal = Longitud de onda de la luz visible/(2*tan(Ángulo de interferencia))

Ángulo de Brewster

Vamos El ángulo de Brewster = arctan(Índice de refracción del medio 1/Índice de refracción)

Energía de excitación

Vamos Energía de excitación = 1.6*10^-19*13.6*(Masa efectiva de electrón/[Mass-e])*(1/[Permitivity-silicon]^2)

Ángulo de rotación del plano de polarización

Vamos Ángulo de rotación = 1.8*Densidad de flujo magnético*Longitud del medio

Ángulo de vértice

Vamos Ángulo del ápice = tan(Alfa)

Concentración de electrones en condiciones de desequilibrio Fórmula

¿Por qué el nivel de Fermi es crucial para describir la concentración de electrones en desequilibrio en semiconductores?

El nivel cuasi-Fermi refleja la energía efectiva a la que se pueblan los electrones en desequilibrio. En la fórmula influye en el término exponencial, capturando desviaciones del equilibrio térmico e ilustrando el impacto de los niveles de energía en la concentración de electrones.

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