Physics
Напівпровідники
p-n перехід зсередини: легування, згин зон, збіднена область і ВАХ діода з чесного дрейф-дифузійного розв’язувача.
Що відбувається
Кожен рух повзунка заново розв’язує перехід промисловою схемою Шарфеттера-Гуммеля - тут нічого не намальовано мультиком. Дивіться, як зони згинаються рівно на V_bi = ln(N_A·N_D), як затінена збіднена область дихає за √(V_bi − V) під зміщенням і як квазірівні Фермі розщеплюються, коли ви штовхаєте діод у прямому напрямку. Точки електронів і дірок юрмляться там, куди їх ставлять розв’язані густини, і течуть крізь перехід, щойно піде струм. ВАХ унизу дереться шоклієвським нахилом - декада на kT - і випрямляє в тисячу разів; увімкніть світло - і фотострум, строго лінійний за інтенсивністю, затягне криву в край сонячних батарей.
Рівняння модуля
Рівняння 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) (діод) реальні одиниці: 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 і 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
