Physics
Semiconductores
La unión p-n por dentro: dopaje, curvatura de bandas, zona de agotamiento y la curva I-V del diodo de un solucionador honesto de deriva-difusión.
Qué ocurre
Cada movimiento de un deslizador vuelve a resolver la unión con el esquema de deriva-difusión de Scharfetter-Gummel, el estándar industrial - nada aquí es un dibujo animado. Vea las bandas curvarse exactamente V_bi = ln(N_A·N_D), la zona de agotamiento sombreada respirar como √(V_bi − V) bajo polarización, y los cuasiniveles de Fermi separarse al empujar el diodo en directa. Los puntos de electrones y huecos se agolpan donde las densidades resueltas los ponen y fluyen en cuanto pasa corriente. La curva I-V trepa la pendiente de Shockley de una década por kT y rectifica mil veces; encienda la luz y una fotocorriente, exactamente lineal en la intensidad, arrastra la curva al territorio fotovoltaico.
Ecuaciones del módulo
Ecuaciones J_n = q n μ_n E + q D_n dn/dx, J_p = q p μ_p E − q D_p dp/dx d²φ/dx² = −q (p − n + N_D − N_A) / ε I = I_s (exp(qV / kT) − 1) (diodo) unidades reales: n_i = √(N_c N_v)(T/300)^1.5 exp(−E_g/2kT) - Si 6.7e9, Ge 2.3e13, GaAs 2.1e6 1/cm³ en 300 K; L_D = √(εkT/q²n_i) - Si 50 µm, Ge 1.0 µm, GaAs 2.9 mm; J_unit = qD_n n_i/L_D - Si 7.7e-6, Ge 3.6, GaAs 2.6e-10 A/cm²; I = J·J_unit·1 mm²
