Het ingebouwde potentieel in een p-n verbinding is een belangrijke parameter die het gedrag van halfgeleiderelementen beïnvloedt. Het kan worden bepaald door middel van verschillende methoden, waaronder theoretische berekeningen en experimentele metingen. Deze gids biedt praktische stappen om het ingebouwde potentieel nauwkeurig te schatten.

Theoretische berekening van het ingebouwde potentieel

De meest voorkomende benadering is het gebruik van dopingconcentraties van de p-type en n-type regio's.

Vbi = (kT/q) * In(Na * Nd / n[i2]]]][

waarbij:

  • Vbi = ingebouwd potentieel
  • k = constante Boltzmann
  • T = temperatuur in Kelvin
  • q = elementaire lading
  • Na = concentratie acceptor doping
  • Nd = dopingconcentratie van donors
  • ni = intrinsieke concentratie van de drager

Experimentele meetmethoden

Een praktische methode is het meten van de uitputtingsbreedte en het ingebouwde elektrische veld. Technieken omvatten capacitentie-spanning (C-V) profilering en stroom-spanning (I-V). Deze methoden bieden empirische gegevens om het potentieel te schatten.

Praktische stappen voor meting

Om het ingebouwde potentieel experimenteel te bepalen:

  • Bereid het p-n-verbindingsapparaat voor en sluit het aan op een meetopstelling.
  • Voer C-V metingen uit om de uitputtingscapaciteit te verkrijgen bij verschillende voltages.
  • Plot 1/C2 versus spanning en vind de onderschepping om het ingebouwde potentieel te schatten.
  • Als alternatief, meet de open-circuit spanning onder evenwichtsomstandigheden.