Puolijohdemateriaalit ovat olennaisia elektronisissa laitteissa niiden ainutlaatuisten sähköisten ominaisuuksien vuoksi. Näiden ominaisuuksien ymmärtäminen edellyttää laskelmia, jotka vaikuttavat puolijohdekomponenttien suunnitteluun ja toimivuuteen. Tässä artikkelissa tarkastellaan keskeisiä sähköisiä ominaisuuksia ja niiden vaikutuksia laitteen suunnitteluun.

Sähköjohtavuus ja kantoaineen keskittyminen

Puolijohteiden sähkönjohtavuus riippuu lataustelineiden määrästä, johon sisältyy elektronit ja reiät. Johtavuus ((sigma)) voidaan laskea kaavalla:

(sigma = q (n mu n + p mu p))

jossa (q) on perusvarauksena, (n) ja (p) ovat elektronien ja reikien pitoisuudet ja (mu n) ja (mu p) ovat niiden liikkuvuudet. Näiden parametrien tarkat laskelmat ovat välttämättömiä suunniteltaessa puolijohteita, joilla on halutut sähköiset ominaisuudet.

Muut laatat, levyt, kalvot, kaistaleet ja nauhat, muualle luokittelemattomat

Integrnistisissä puolijohteissa on samat elektronien ja reikien pitoisuudet, jotka määräytyvät materiaalin ominaisuuksien ja lämpötilan mukaan. Doping tuo epäpuhtauksia muuttaakseen sähköistä käyttäytymistä, mikä lisää joko elektronin tai reiän pitoisuutta.

Kantoainepitoisuus doped-puolijohdeissa voidaan laskea seuraavasti:

(n n n n n t t t t t t t n n n n n n n n t n n n n n n t n n t n n n t n n n t n n n n t t n n t n n n n n t n n t n n t t n t t t t t t t t n t t t t t t t t t t t t t t t t t t t t t t t t t t t t t t t t t t t t t t t t t t t t t t t t t t t t t t t t t

Suunnitteluvaikutukset

Sähköisten ominaisuuksien laskeminen vaikuttaa puolijohdelaitteiden, kuten diodien ja transistorien suunnitteluun. Oikeat dopingtasot takaavat halutun johtavuuden ja kytkentäominaisuudet. Lisäksi liikkumisen ja kantolaitteiden käyttöiän ymmärtäminen auttaa optimoimaan laitteen suorituskykyä.

  • Dopingpitoisuuksien mukauttaminen tiettyyn johtoon
  • Optimoi liikkuvuus nopeampaan vaihtoon
  • Ohjauslämpötila vakauden ylläpitämiseksi
  • Suunnittelu mahdollisimman pienille vuotovirroille