Concentración de portador intrínseco Solución

PASO 0: Resumen del cálculo previo
Fórmula utilizada
Concentración de portador intrínseco = sqrt(Densidad Efectiva de Estado en Banda de Valencia*Densidad Efectiva de Estado en Banda de Conducción)*exp(-Brecha de energía/(2*[BoltZ]*Temperatura))
ni = sqrt(Nv*Nc)*exp(-Eg/(2*[BoltZ]*T))
Esta fórmula usa 1 Constantes, 2 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)
sqrt - Una función de raíz cuadrada es una función que toma un número no negativo como entrada y devuelve la raíz cuadrada del número de entrada dado., sqrt(Number)
Variables utilizadas
Concentración de portador intrínseco - (Medido en 1 por metro cúbico) - La concentración de portadores intrínsecos se utiliza para describir la concentración de portadores de carga (electrones y huecos) en un material semiconductor intrínseco o no dopado en equilibrio térmico.
Densidad Efectiva de Estado en Banda de Valencia - (Medido en 1 por metro cúbico) - La densidad de estado efectiva en la banda de valencia se define como la banda de orbitales de electrones de la que los electrones pueden saltar y pasar a la banda de conducción cuando se excitan.
Densidad Efectiva de Estado en Banda de Conducción - (Medido en 1 por metro cúbico) - La Densidad Efectiva de Estado en Banda de Conducción se define como el número de mínimos de energía equivalente en la banda de conducción.
Brecha de energía - (Medido en Joule) - Brecha de energía en la física del estado sólido, una brecha de energía es un rango de energía en un sólido donde no existen estados de electrones.
Temperatura - (Medido en Kelvin) - La temperatura es el grado o intensidad de calor presente en una sustancia u objeto.
PASO 1: Convierta la (s) entrada (s) a la unidad base
Densidad Efectiva de Estado en Banda de Valencia: 240000000000 1 por metro cúbico --> 240000000000 1 por metro cúbico No se requiere conversión
Densidad Efectiva de Estado en Banda de Conducción: 640000000 1 por metro cúbico --> 640000000 1 por metro cúbico No se requiere conversión
Brecha de energía: 0.198 Electron-Voltio --> 3.17231111340001E-20 Joule (Verifique la conversión ​aquí)
Temperatura: 300 Kelvin --> 300 Kelvin No se requiere conversión
PASO 2: Evaluar la fórmula
Sustituir valores de entrada en una fórmula
ni = sqrt(Nv*Nc)*exp(-Eg/(2*[BoltZ]*T)) --> sqrt(240000000000*640000000)*exp(-3.17231111340001E-20/(2*[BoltZ]*300))
Evaluar ... ...
ni = 269195320.407742
PASO 3: Convierta el resultado a la unidad de salida
269195320.407742 1 por metro cúbico --> No se requiere conversión
RESPUESTA FINAL
269195320.407742 2.7E+8 1 por metro cúbico <-- Concentración de portador intrínseco
(Cálculo completado en 00.020 segundos)

Créditos

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Creado por Shobhit Dimri
Instituto de Tecnología Bipin Tripathi Kumaon (BTKIT), Dwarahat
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Verificada por Urvi Rathod
Facultad de Ingeniería del Gobierno de Vishwakarma (VGEC), Ahmedabad
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20 Banda de energía Calculadoras

Concentración de portador intrínseco
​ Vamos Concentración de portador intrínseco = sqrt(Densidad Efectiva de Estado en Banda de Valencia*Densidad Efectiva de Estado en Banda de Conducción)*exp(-Brecha de energía/(2*[BoltZ]*Temperatura))
Carrier Lifetime
​ Vamos Portador de por vida = 1/(Proporcionalidad para la recombinación*(Concentración de agujeros en la banda de cenefa+Concentración de electrones en banda de conducción))
Concentración de electrones en estado estacionario
​ Vamos Concentración de portadores en estado estacionario = Concentración de electrones en banda de conducción+Exceso de concentración de portadores
Energía del electrón dada la constante de Coulomb
​ Vamos Energía del electrón = (Número cuántico^2*pi^2*[hP]^2)/(2*[Mass-e]*Longitud potencial del pozo^2)
Vida útil de la recombinación
​ Vamos Vida útil de la recombinación = (Proporcionalidad para la recombinación*Concentración de agujeros en la banda de cenefa)^-1
Concentración en Banda de Conducción
​ Vamos Concentración de electrones en banda de conducción = Densidad Efectiva de Estado en Banda de Conducción*Función de Fermi
Densidad Efectiva de Estado
​ Vamos Densidad Efectiva de Estado en Banda de Conducción = Concentración de electrones en banda de conducción/Función de Fermi
Función Fermi
​ Vamos Función de Fermi = Concentración de electrones en banda de conducción/Densidad Efectiva de Estado en Banda de Conducción
Estado de densidad efectiva en la banda de valencia
​ Vamos Densidad Efectiva de Estado en Banda de Valencia = Concentración de agujeros en la banda de cenefa/(1-Función de Fermi)
Concentración de Agujeros en la Banda de Valencia
​ Vamos Concentración de agujeros en la banda de cenefa = Densidad Efectiva de Estado en Banda de Valencia*(1-Función de Fermi)
Coeficiente de distribución
​ Vamos Coeficiente de distribución = Concentración de impurezas en sólidos/Concentración de impurezas en líquido
Concentracion liquida
​ Vamos Concentración de impurezas en líquido = Concentración de impurezas en sólidos/Coeficiente de distribución
Tasa neta de cambio en la banda de conducción
​ Vamos Proporcionalidad para la recombinación = Generación Térmica/(Concentración de portador intrínseco^2)
Tasa de generación térmica
​ Vamos Generación Térmica = Proporcionalidad para la recombinación*(Concentración de portador intrínseco^2)
Exceso de concentración de portadores
​ Vamos Exceso de concentración de portadores = Tasa de generación óptica*Vida útil de la recombinación
Tasa de generación óptica
​ Vamos Tasa de generación óptica = Exceso de concentración de portadores/Vida útil de la recombinación
Energía de la banda de valencia
​ Vamos Energía de la banda de valencia = Energía de banda de conducción-Brecha de energía
Energía de banda de conducción
​ Vamos Energía de banda de conducción = Brecha de energía+Energía de la banda de valencia
Brecha de energía
​ Vamos Brecha de energía = Energía de banda de conducción-Energía de la banda de valencia
Energía de fotoelectrones
​ Vamos Energía de fotoelectrones = [hP]*Frecuencia de luz incidente

15 Portadores de semiconductores Calculadoras

Concentración de portador intrínseco
​ Vamos Concentración de portador intrínseco = sqrt(Densidad Efectiva de Estado en Banda de Valencia*Densidad Efectiva de Estado en Banda de Conducción)*exp(-Brecha de energía/(2*[BoltZ]*Temperatura))
Carrier Lifetime
​ Vamos Portador de por vida = 1/(Proporcionalidad para la recombinación*(Concentración de agujeros en la banda de cenefa+Concentración de electrones en banda de conducción))
Densidad de flujo de electrones
​ Vamos Densidad de flujo de electrones = (Electrón de camino libre medio/(2*Tiempo))*Diferencia en la concentración de electrones
Radio de la enésima órbita del electrón
​ Vamos Radio de la enésima órbita del electrón = ([Coulomb]*Número cuántico^2*[hP]^2)/(Masa de partícula*[Charge-e]^2)
Estado cuántico
​ Vamos Energía en Estado Cuántico = (Número cuántico^2*pi^2*[hP]^2)/(2*Masa de partícula*Longitud potencial del pozo^2)
Función Fermi
​ Vamos Función de Fermi = Concentración de electrones en banda de conducción/Densidad Efectiva de Estado en Banda de Conducción
Estado de densidad efectiva en la banda de valencia
​ Vamos Densidad Efectiva de Estado en Banda de Valencia = Concentración de agujeros en la banda de cenefa/(1-Función de Fermi)
Densidad de corriente de electrones
​ Vamos Densidad de corriente de electrones = Densidad de corriente total del portador-Densidad de corriente del agujero
Densidad actual del agujero
​ Vamos Densidad de corriente del agujero = Densidad de corriente total del portador-Densidad de corriente de electrones
Coeficiente de distribución
​ Vamos Coeficiente de distribución = Concentración de impurezas en sólidos/Concentración de impurezas en líquido
Multiplicación de electrones
​ Vamos Multiplicación de electrones = Número de electrones fuera de la región/Número de electrones en la región
Exceso de concentración de portadores
​ Vamos Exceso de concentración de portadores = Tasa de generación óptica*Vida útil de la recombinación
Tiempo medio gastado por hoyo
​ Vamos Tiempo medio gastado por hoyo = Tasa de generación óptica*Decaimiento de portador mayoritario
Energía de banda de conducción
​ Vamos Energía de banda de conducción = Brecha de energía+Energía de la banda de valencia
Energía de fotoelectrones
​ Vamos Energía de fotoelectrones = [hP]*Frecuencia de luz incidente

Concentración de portador intrínseco Fórmula

Concentración de portador intrínseco = sqrt(Densidad Efectiva de Estado en Banda de Valencia*Densidad Efectiva de Estado en Banda de Conducción)*exp(-Brecha de energía/(2*[BoltZ]*Temperatura))
ni = sqrt(Nv*Nc)*exp(-Eg/(2*[BoltZ]*T))

¿Cómo es la concentración intrínseca en función de la temperatura?

Si los electrones están en la banda de conducción, perderán energía rápidamente y volverán a la banda de valencia, aniquilando un agujero. Por lo tanto, bajar la temperatura provoca una disminución en la concentración intrínseca de portadores, mientras que elevar la temperatura provoca un aumento en la concentración intrínseca de portadores.

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