6.7: Проблеми

Last updated
Save as PDF

Page ID: 29508

\( \newcommand{\vecs}[1]{\overset { \scriptstyle \rightharpoonup} {\mathbf{#1}} } \) \( \newcommand{\vecd}[1]{\overset{-\!-\!\rightharpoonup}{\vphantom{a}\smash {#1}}} \)\(\newcommand{\id}{\mathrm{id}}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \( \newcommand{\kernel}{\mathrm{null}\,}\) \( \newcommand{\range}{\mathrm{range}\,}\) \( \newcommand{\RealPart}{\mathrm{Re}}\) \( \newcommand{\ImaginaryPart}{\mathrm{Im}}\) \( \newcommand{\Argument}{\mathrm{Arg}}\) \( \newcommand{\norm}[1]{\| #1 \|}\) \( \newcommand{\inner}[2]{\langle #1, #2 \rangle}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \(\newcommand{\id}{\mathrm{id}}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \( \newcommand{\kernel}{\mathrm{null}\,}\) \( \newcommand{\range}{\mathrm{range}\,}\) \( \newcommand{\RealPart}{\mathrm{Re}}\) \( \newcommand{\ImaginaryPart}{\mathrm{Im}}\) \( \newcommand{\Argument}{\mathrm{Arg}}\) \( \newcommand{\norm}[1]{\| #1 \|}\) \( \newcommand{\inner}[2]{\langle #1, #2 \rangle}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\)

6.1. Оцініть матеріали від найменшого енергетичного розриву до найбільшого енергетичного розриву:

Арсенід індію, InaS
Арсенід алюмінію, AlAs
Арсенід галію, GaAs

6.2. Діаграма енергетичного рівня для кремнієвого pn переходу показана на малюнку нижче. Частина пристрою легована атомами Ga, а частина пристрою легована атомами As. Позначте наступне:

валентна смуга
Смуга провідності
Енергетичний розрив
Область n-типу
Регіон p-типу
виснажувальний шар
Частина пристрою, легована Ga
Частина пристрою, легована As

6.7.1.png

6.3. На малюнку в попередній задачі показана діаграма енергетичного рівня для напівпровідникового pn переходу.

(а) Якщо цей pn перехід використовується в світлодіоді, якою буде довжина хвилі в нм світла, випромінюваного світлодіодом?

(b) Якщо цей pn перехід використовується як сонячний елемент, який діапазон довжин хвиль світла буде поглинатися сонячним елементом?

6.4. Напівпровідник використовується для виготовлення світлодіода, який випромінює червоне світло при\(\lambda\) = 630 нм.

(а) Знайти енергетичну щілину в еВ напівпровідника.

(б) Знайти енергію в джоулі випромінюваного фотона.

6.5. На малюнку нижче показана діаграма рівня енергії для світлодіода арсеніду галію.

(а) Знайти енергетичну щілину.

(б) Знайти енергію фотона, що випромінюється світлодіодом.

6.7.2.png

6.6. Використовуйте рис. 6.2.6, щоб відповісти на це питання.

(а) Припустимо, ви хотіли б зробити світлодіод, який випромінює червоне світло з довжиною хвилі 650 нм. Запропонуйте три можливі напівпровідникові матеріали, які можна було б використовувати.

(б) Припустимо, що ви хотіли б зробити шарувату сонячну батарею\(\text{In}_{0.5}\text{Ga}_{0.5}\text{As}\), використовуючи шари наступних матеріалів: InP\(\text{AlAs}_{0.5}\text{Sb}_{0.5}\), і, Який шар буде зверху, посередині, і на нижній частині пристрою, і чому?

6.7. Використовуйте рис. 6.2.6, щоб відповісти на це питання.

(а) Знайти енергетичний проміжок\(\text{InP}_{0.1}\text{As}_{0.9}\) в одиницях джоулів.

(b) Якщо\(\text{InP}_{0.1}\text{As}_{0.9}\) використовується для виготовлення світлодіода, знайдіть очікувану частоту, в Гц, випромінюваних фотонів. (c) Чи було б краще зробити сонячну батарею з фосфіду галію або фосфіду індію? Чому?

6.8. Сонячна панель виробляє середню потужність 800 Вт. Панель знаходиться в місці, яке отримує в середньому оптичну енергію від сонця.\(0.07 \frac{W}{cm^2}\) Припустимо, панель має пристойність 9%.

(а) Обчисліть площу поверхні сонячної панелі в одиницях\(m^2\).

(b) Обчисліть середню кількість енергії (в еВ), виробленої за один тиждень.

6.9. Сонячна панель має площу\(50 m^2\), і вона виробляє в середньому 4 кВт потужності. Панель знаходиться в місці, яке отримує середню частину\(0.085 \frac{W}{cm^2}\) оптичної енергії від сонця. Розрахуйте ККД панелі.