Concentration d'électrons dans des conditions déséquilibrées Calculatrice

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✖La concentration électronique intrinsèque est le non. des porteurs de charge dans un semi-conducteur lorsqu'il est en équilibre thermique.ⓘ Concentration électronique intrinsèque [n_i]			+10% -10%
✖Le niveau quasi-fermi des électrons est le niveau d’énergie effectif pour les électrons dans une condition de non-équilibre. Il représente l’énergie jusqu’à laquelle les électrons sont peuplés.ⓘ Niveau d'électrons quasi-fermi [F_n]			+10% -10%
✖Le niveau d'énergie intrinsèque du semi-conducteur fait référence au niveau d'énergie associé aux électrons en l'absence de toute impureté ou influence externe.ⓘ Niveau d'énergie intrinsèque du semi-conducteur [E_i]			+10% -10%
✖La température absolue représente la température du système.ⓘ Température absolue [T]			+10% -10%

✖La concentration électronique fait référence au nombre d'électrons par unité de volume dans un semi-conducteur dans des conditions de non-équilibre.ⓘ Concentration d'électrons dans des conditions déséquilibrées [n_e]

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Formule

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Concentration d'électrons dans des conditions déséquilibrées

Formule

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

Exemple

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

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Concentration d'électrons dans des conditions déséquilibrées Solution

ÉTAPE 0: Résumé du pré-calcul

Formule utilisée

Concentration d'électrons = Concentration électronique intrinsèque*exp((Niveau d'électrons quasi-fermi-Niveau d'énergie intrinsèque du semi-conducteur)/([BoltZ]*Température absolue))
n_e = n_i*exp((F_n-E_i)/([BoltZ]*T))
Cette formule utilise 1 Constantes, 1 Les fonctions, 5 Variables

Constantes utilisées

[BoltZ] - Constante de Boltzmann Valeur prise comme 1.38064852E-23

Fonctions utilisées

exp - Dans une fonction exponentielle, la valeur de la fonction change d'un facteur constant pour chaque changement d'unité dans la variable indépendante., exp(Number)

Variables utilisées

Concentration d'électrons - (Mesuré en Électrons par mètre cube) - La concentration électronique fait référence au nombre d'électrons par unité de volume dans un semi-conducteur dans des conditions de non-équilibre.
Concentration électronique intrinsèque - (Mesuré en Électrons par mètre cube) - La concentration électronique intrinsèque est le non. des porteurs de charge dans un semi-conducteur lorsqu'il est en équilibre thermique.
Niveau d'électrons quasi-fermi - (Mesuré en Joule) - Le niveau quasi-fermi des électrons est le niveau d’énergie effectif pour les électrons dans une condition de non-équilibre. Il représente l’énergie jusqu’à laquelle les électrons sont peuplés.
Niveau d'énergie intrinsèque du semi-conducteur - (Mesuré en Joule) - Le niveau d'énergie intrinsèque du semi-conducteur fait référence au niveau d'énergie associé aux électrons en l'absence de toute impureté ou influence externe.
Température absolue - (Mesuré en Kelvin) - La température absolue représente la température du système.

ÉTAPE 1: Convertir les entrées en unité de base

Concentration électronique intrinsèque: 3.6 Électrons par mètre cube --> 3.6 Électrons par mètre cube Aucune conversion requise
Niveau d'électrons quasi-fermi: 3.7 Électron-volt --> 5.92805612100003E-19 Joule (Vérifiez la conversion ici)
Niveau d'énergie intrinsèque du semi-conducteur: 3.78 Électron-volt --> 6.05623030740003E-19 Joule (Vérifiez la conversion ici)
Température absolue: 393 Kelvin --> 393 Kelvin Aucune conversion requise

ÉTAPE 2: Évaluer la formule

Remplacement des valeurs d'entrée dans la formule

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

Évaluer ... ...

n_e = 0.33915064947035

ÉTAPE 3: Convertir le résultat en unité de sortie

0.33915064947035 Électrons par mètre cube --> Aucune conversion requise

RÉPONSE FINALE

0.33915064947035 ≈ 0.339151 Électrons par mètre cube <-- Concentration d'électrons

(Calcul effectué en 00.004 secondes)

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Crédits

Créé par Gowthaman N.

Institut de technologie de Vellore (Université VIT), Chennai

Gowthaman N. a créé cette calculatrice et 25+ autres calculatrices!

Vérifié par Parminder Singh

Université de Chandigarh (UC), Pendjab

Parminder Singh a validé cette calculatrice et 600+ autres calculatrices!

< 14 Appareils avec composants optiques Calculatrices

Capacité de jonction PN

Aller Capacité de jonction = Zone de jonction PN/2*sqrt((2*[Charge-e]*Permittivité relative*[Permitivity-silicon])/(Tension aux bornes de la jonction PN-(Tension de polarisation inverse))*((Concentration d'accepteur*Concentration des donneurs)/(Concentration d'accepteur+Concentration des donneurs)))

Concentration d'électrons dans des conditions déséquilibrées

Aller Concentration d'électrons = Concentration électronique intrinsèque*exp((Niveau d'électrons quasi-fermi-Niveau d'énergie intrinsèque du semi-conducteur)/([BoltZ]*Température absolue))

Longueur de diffusion de la région de transition

Aller Longueur de diffusion de la région de transition = Courant optique/(Charge*Zone de jonction PN*Taux de génération optique)-(Largeur de transition+Longueur de la jonction côté P)

Courant dû à la porteuse générée optiquement

Aller Courant optique = Charge*Zone de jonction PN*Taux de génération optique*(Largeur de transition+Longueur de diffusion de la région de transition+Longueur de la jonction côté P)

Retard de pointe

Aller Retard de pointe = (2*pi)/Longueur d'onde de la lumière*Longueur de fibre*Indice de réfraction^3*Tension de modulation

Angle d'acceptation maximum de la lentille composée

Aller Angle d'acceptation = asin(Indice de réfraction du milieu 1*Rayon de la lentille*sqrt(Constante positive))

Densité effective d'états dans la bande de conduction

Aller Densité effective d'États = 2*(2*pi*Masse effective d'électrons*[BoltZ]*Température absolue/[hP]^2)^(3/2)

Coefficient de diffusion de l'électron

Aller Coefficient de diffusion électronique = Mobilité de l'électron*[BoltZ]*Température absolue/[Charge-e]

Diffraction utilisant la formule de Fresnel-Kirchoff

Aller Angle de diffraction = asin(1.22*Longueur d'onde de la lumière visible/Diamètre d'ouverture)

Espacement des franges compte tenu de l'angle au sommet

Aller Espace marginal = Longueur d'onde de la lumière visible/(2*tan(Angle d'interférence))

Angle des brasseurs

Aller Angle de Brewster = arctan(Indice de réfraction du milieu 1/Indice de réfraction)

Énergie d'excitation

Aller Énergie d'excitation = 1.6*10^-19*13.6*(Masse effective d'électrons/[Mass-e])*(1/[Permitivity-silicon]^2)

Angle de rotation du plan de polarisation

Aller Angle de rotation = 1.8*Densité du flux magnétique*Longueur du milieu

Angle de l'apex

Aller Angle au sommet = tan(Alpha)

Concentration d'électrons dans des conditions déséquilibrées Formule

Pourquoi le niveau de Fermi est-il crucial pour décrire la concentration électronique hors équilibre dans les semi-conducteurs ?

Le niveau quasi-Fermi reflète l'énergie effective à laquelle les électrons sont peuplés hors équilibre. Dans la formule, il influence le terme exponentiel, capturant les écarts par rapport à l'équilibre thermique et illustrant l'impact des niveaux d'énergie sur la concentration électronique.

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