Concentrazione di elettroni in condizioni sbilanciate calcolatrice

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✖La concentrazione elettronica intrinseca è la n. dei portatori di carica in un semiconduttore quando è in equilibrio termico.ⓘ Concentrazione elettronica intrinseca [n_i]			+10% -10%
✖Il livello di elettroni quasi Fermi è il livello energetico effettivo per gli elettroni in una condizione di non equilibrio. Rappresenta l'energia fino alla quale si popolano gli elettroni.ⓘ Livello di elettroni quasi Fermi [F_n]			+10% -10%
✖Il livello di energia intrinseca del semiconduttore si riferisce al livello di energia associato agli elettroni in assenza di impurità o influenze esterne.ⓘ Livello energetico intrinseco del semiconduttore [E_i]			+10% -10%
✖La temperatura assoluta rappresenta la temperatura del sistema.ⓘ Temperatura assoluta [T]			+10% -10%

✖La concentrazione di elettroni si riferisce al numero di elettroni per unità di volume in un semiconduttore in condizioni di non equilibrio.ⓘ Concentrazione di elettroni in condizioni sbilanciate [n_e]

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Formula

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Concentrazione di elettroni in condizioni sbilanciate

Formula

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

Esempio

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

Calcolatrice

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Concentrazione di elettroni in condizioni sbilanciate Soluzione

FASE 0: Riepilogo pre-calcolo

Formula utilizzata

Concentrazione di elettroni = Concentrazione elettronica intrinseca*exp((Livello di elettroni quasi Fermi-Livello energetico intrinseco del semiconduttore)/([BoltZ]*Temperatura assoluta))
n_e = n_i*exp((F_n-E_i)/([BoltZ]*T))
Questa formula utilizza 1 Costanti, 1 Funzioni, 5 Variabili

Costanti utilizzate

[BoltZ] - Costante di Boltzmann Valore preso come 1.38064852E-23

Funzioni utilizzate

exp - In una funzione esponenziale, il valore della funzione cambia di un fattore costante per ogni variazione unitaria della variabile indipendente., exp(Number)

Variabili utilizzate

Concentrazione di elettroni - (Misurato in Elettroni per metro cubo) - La concentrazione di elettroni si riferisce al numero di elettroni per unità di volume in un semiconduttore in condizioni di non equilibrio.
Concentrazione elettronica intrinseca - (Misurato in Elettroni per metro cubo) - La concentrazione elettronica intrinseca è la n. dei portatori di carica in un semiconduttore quando è in equilibrio termico.
Livello di elettroni quasi Fermi - (Misurato in Joule) - Il livello di elettroni quasi Fermi è il livello energetico effettivo per gli elettroni in una condizione di non equilibrio. Rappresenta l'energia fino alla quale si popolano gli elettroni.
Livello energetico intrinseco del semiconduttore - (Misurato in Joule) - Il livello di energia intrinseca del semiconduttore si riferisce al livello di energia associato agli elettroni in assenza di impurità o influenze esterne.
Temperatura assoluta - (Misurato in Kelvin) - La temperatura assoluta rappresenta la temperatura del sistema.

PASSAGGIO 1: conversione degli ingressi in unità di base

Concentrazione elettronica intrinseca: 3.6 Elettroni per metro cubo --> 3.6 Elettroni per metro cubo Nessuna conversione richiesta
Livello di elettroni quasi Fermi: 3.7 Electron-Volt --> 5.92805612100003E-19 Joule (Controlla la conversione qui)
Livello energetico intrinseco del semiconduttore: 3.78 Electron-Volt --> 6.05623030740003E-19 Joule (Controlla la conversione qui)
Temperatura assoluta: 393 Kelvin --> 393 Kelvin Nessuna conversione richiesta

FASE 2: valutare la formula

Sostituzione dei valori di input nella formula

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

Valutare ... ...

n_e = 0.33915064947035

PASSAGGIO 3: conversione del risultato nell'unità di output

0.33915064947035 Elettroni per metro cubo --> Nessuna conversione richiesta

RISPOSTA FINALE

0.33915064947035 ≈ 0.339151 Elettroni per metro cubo <-- Concentrazione di elettroni

(Calcolo completato in 00.004 secondi)

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Titoli di coda

Creato da Gowthaman N

Vellore Istituto di Tecnologia (Università VIT), Chennai

Gowthaman N ha creato questa calcolatrice e altre 25+ altre calcolatrici!

Verificato da Parminder Singh

Università di Chandigarh (CU), Punjab

Parminder Singh ha verificato questa calcolatrice e altre 600+ altre calcolatrici!

< 14 Dispositivi con componenti ottici Calcolatrici

Capacità di giunzione PN

Partire Capacità di giunzione = Area di giunzione PN/2*sqrt((2*[Charge-e]*Permittività relativa*[Permitivity-silicon])/(Tensione attraverso la giunzione PN-(Tensione di polarizzazione inversa))*((Concentrazione dell'accettore*Concentrazione dei donatori)/(Concentrazione dell'accettore+Concentrazione dei donatori)))

Concentrazione di elettroni in condizioni sbilanciate

Partire Concentrazione di elettroni = Concentrazione elettronica intrinseca*exp((Livello di elettroni quasi Fermi-Livello energetico intrinseco del semiconduttore)/([BoltZ]*Temperatura assoluta))

Lunghezza di diffusione della regione di transizione

Partire Lunghezza di diffusione della regione di transizione = Corrente ottica/(Carica*Area di giunzione PN*Tasso di generazione ottica)-(Larghezza di transizione+Lunghezza della giunzione lato P)

Corrente dovuta alla portante generata otticamente

Partire Corrente ottica = Carica*Area di giunzione PN*Tasso di generazione ottica*(Larghezza di transizione+Lunghezza di diffusione della regione di transizione+Lunghezza della giunzione lato P)

Picco di ritardo

Partire Picco di ritardo = (2*pi)/Lunghezza d'onda della luce*Lunghezza della fibra*Indice di rifrazione^3*Tensione di modulazione

Angolo di accettazione massimo della lente composta

Partire Angolo di accettazione = asin(Indice di rifrazione del mezzo 1*Raggio della lente*sqrt(Costante positiva))

Densità effettiva degli stati in banda di conduzione

Partire Densità effettiva degli Stati = 2*(2*pi*Massa effettiva dell'elettrone*[BoltZ]*Temperatura assoluta/[hP]^2)^(3/2)

Coefficiente di diffusione dell'elettrone

Partire Coefficiente di diffusione degli elettroni = Mobilità dell'elettrone*[BoltZ]*Temperatura assoluta/[Charge-e]

Diffrazione mediante la formula di Fresnel-Kirchoff

Partire Angolo di diffrazione = asin(1.22*Lunghezza d'onda della luce visibile/Diametro dell'apertura)

Spaziatura della frangia dato l'angolo dell'apice

Partire Spazio marginale = Lunghezza d'onda della luce visibile/(2*tan(Angolo di interferenza))

Angolo di Brewsters

Partire L'angolo di Brewster = arctan(Indice di rifrazione del mezzo 1/Indice di rifrazione)

Energia di eccitazione

Partire Energia di eccitazione = 1.6*10^-19*13.6*(Massa effettiva dell'elettrone/[Mass-e])*(1/[Permitivity-silicon]^2)

Angolo di rotazione del piano di polarizzazione

Partire Angolo di rotazione = 1.8*Densità del flusso magnetico*Lunghezza del mezzo

Angolo dell'apice

Partire Angolo dell'apice = tan(Alfa)

Concentrazione di elettroni in condizioni sbilanciate Formula

Perché il livello di Fermi è cruciale nel descrivere la concentrazione di elettroni di non equilibrio nei semiconduttori?

Il livello quasi-Fermi riflette l'energia effettiva alla quale gli elettroni sono popolati in condizioni di non equilibrio. Nella formula influenza il termine esponenziale, catturando le deviazioni dall'equilibrio termico e illustrando l'impatto dei livelli energetici sulla concentrazione di elettroni.

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