Att förstå hur man beräknar resistivitet och konduktivitet hos dopade halvledare är avgörande för att utforma elektroniska enheter. Denna guide ger praktiska steg för att utföra dessa beräkningar baserat på dopningsnivåer och materiella egenskaper.
Grunderna för resistivitet och konduktivitet
Motstånd är ett mått på hur starkt ett material motsätter sig flödet av elektrisk ström. Ledningsförmåga är inversen av resistivitet och indikerar hur lätt ström kan passera genom ett material. Båda egenskaperna beror på materialets sammansättning och dopningsnivå.
Beräkna motståndskraft
Motstånd ((rho))) av en dopad halvledare kan beräknas med hjälp av formeln:
(rho = frac{1|q gånger mu gånger N})]
Var:
- ]q[] = elementär laddning (~1,6 × 10 ]]-19[]]]]] C)
- ]][]] = rörlighet för laddningsbärare (cm[]]2]]]]/V·s)
- ][[]] = dopkoncentration (cm]]-3[]])
Genom att ersätta kända värden kan du bestämma motståndskraften hos den dopade halvledaren.
Beräkna konduktivitet
Ledningsförmåga ((sigma)) beräknas som ömsesidig resistivitet:
(sigma = q gånger mu gånger N)]
Denna formel visar att ökad dopkoncentration eller transportörens rörlighet ökar konduktiviteten.
Praktisk Exempel
Anta att en kisel halvledare doped med en koncentration av 1 × 10 ] 17 ]]] cm]-3 ]]. Om rörligheten av elektroner är 1350 cm ] 2 ]]]]/V·s, då:
Motstånd:
(rho = frac{1|(1,6 gånger 10{-19}) gånger 1350 gånger 1 gånger 10 {17}})[]]]
Ledningsförmåga:
(sigma = (1,6 gånger 10 fält-19}) gånger 1350 gånger 1 gånger 10 fält 17})]