Das eingebaute Potential in einem pn-Übergang ist ein wichtiger Parameter, der das Verhalten von Halbleiterbauelementen beeinflusst und durch verschiedene Methoden, einschließlich theoretischer Berechnungen und experimenteller Messungen, bestimmt werden kann.

Theoretische Berechnung des eingebauten Potentials

Am häufigsten werden die Dotierungskonzentrationen der p- und n-Gebiete verwendet.

Vbi = (kT/q) * ln[a* Nd / ni2

Wobei:

  • Vbi = eingebautes Potenzial
  • k = Boltzmann-Konstante
  • T = Temperatur in Kelvin
  • q = Elementarladung
  • Na = Akzeptor-Doping-Konzentration
  • Nd = Donator-Dopingkonzentration
  • ni = intrinsische Trägerkonzentration

Experimentelle Messmethoden

Eine praktische Methode besteht darin, die Verarmungsbreite und das eingebaute elektrische Feld zu messen. Zu den Techniken gehören die Profilierung von Kapazität und Spannung (C-V) und Messungen von Strom und Spannung (I-V). Diese Methoden liefern empirische Daten zur Einschätzung des Potenzials.

Praktische Schritte zur Messung

Um das eingebaute Potential experimentell zu bestimmen:

  • Bereiten Sie das pn-Übergangsgerät vor und verbinden Sie es mit einem Messaufbau.
  • Führen Sie C-V-Messungen durch, um die Verarmungskapazität bei verschiedenen Spannungen zu erhalten.
  • Diagramm 1/C2 gegen Spannung und finden Sie den Abschnitt, um das eingebaute Potenzial zu schätzen.
  • Alternativ ist die Leerlaufspannung unter Gleichgewichtsbedingungen zu messen.