Yarı iletkenlerde elektrik akımlarını destekleyen iki farklı ve büyük ölçüde bağımsız yük taşıyıcı grubu mevcuttur. Bir kovalent bağdan kaçan hareketli elektronlar, tıpkı bir iletkendeki serbest elektronlar gibi hareket eden negatif yük taşıyıcılarıdır.

Diğer yük taşıyıcı, bir değerlik elektronunun bir kovalent bağdan kaçtığı yerde kalan boşluktur. Kaçan elektron nedeniyle, kopan bağ pozitif yüklü bir bölgedir. Delik hareket edebilir, çünkü yakındaki bir bağdaki değerlik elektronu boşluğu doldurabilir ve böylece deliğin ters yönde hareket etmesine neden olabilir.

için daha az enerji harcar. değerlik elektronu, bir bağdan kaçmak yerine bu şekilde bir tam bağdan kopmuş bir bağa hareket eder. Bu nedenle, delik malzeme boyunca hareket edebilir. Uygulamada, deliklerin hareketliliği, serbest elektronların hareketliliğinin yaklaşık üçte biri kadardır.

Aynı elektronların yaptığı gibi deliklerin de birbirini ittiği düşünülebilir. Deliklerin taşınması işlemi gösterilmektedir. Şimdiye kadar, deliklerin sayısı iletim elektronlarının sayısına eşittir, çünkü bunların her biri kopmuş bir kovalent bağın sonucudur. Bununla birlikte, yarı iletken kristaller, yarı iletkene çok az miktarda safsızlık veya katkı maddesi eklenerek delikler veya elektronlar açısından zenginleştirilebilir.

Bir fosfor veya arsenik atomunun 5 değerlik elektronu vardır; bir bor veya alüminyum atomu 3’e sahiptir. Her iki türden atomlar silikon kafesle bütünleştiğinde, malzemenin elektriksel özelliklerine katkıları baskın hale gelir.

Örneğin, her bir fosfor atomunun beş değerlik elektronundan biri anında serbest kalır. (Herhangi bir kovalent bağ için gerekli değildir.) Elektron daha sonra yarı iletken boyunca iletken bir elektron olarak hareket eder. Saf olmayan atom geride hareketsiz, pozitif bir yük olarak kalır. Bu atom, hareketli delikler grubuna bir katkıda bulunmadan, iletken elektronlar grubuna bir tane bağışladı. Bu safsızlık şekline donör denir.

Benzer şekilde, her bir bor atomunun kovalent açığı, karşılığında bir delik kabul eden bir silikon komşusu tarafından hemen kapatılır. Safsızlık atomu a, tek bir hareketli delik üretir ve safsızlık biçimine alıcı denir. Bu Özetle, yarı iletkenler, zıt yüklü iki yük taşıyıcı grubunun, deliklerin ve elektronların bağımsız hareketinin bir sonucu olarak elektriği iletirler.

Üç şekilde oluşturulabilirler:

• valans elektronlarının termal hareketlerinin bir sonucu olarak kovalent bağların çok küçük bir bölümü kırılır; bu, eşit sayıda elektron ve deliğe katkıda bulunur;
• donör safsızlık atomları yalnızca elektronlara (ve göz ardı edebileceğimiz hareketsiz deliklere) katkıda bulunur;
• alıcı safsızlık atomları yalnızca deliklere (ve göz ardı edebileceğimiz hareketsiz elektronlara) katkıda bulunur.

Kafesteki silikon atomlarının saf olmayan atomlarla değiştirilmesi işlemine doping denir. Donör katkılı yarı iletkenlerin n-tipi olduğu söylenir, çünkü bunlarda fazla negatif yüklü taşıyıcı vardır, alıcılarla katkılı yarı iletkenlerin ise pozitif yüklü taşıyıcı fazlasına sahip oldukları için p-tipi olduğu söylenir.

Doping, safsızlık elementini erimiş silikona ekleyerek ve sonucun soğumasına ve kristalleşmesine izin verilerek veya katkı maddesinin, tüm kristal o kadar çok titreştiğinde, yüksek sıcaklıklarda kristal katının yüzeyinden buhar olarak difüze edilerek yapılabilir. kristali çok fazla bozmadan bir konuma sallayın. Doping ne kadar ağırsa, iletkenlik o kadar iyidir. Jargonda ağır katkılı malzeme n+- veya p+ şeklinde yazılır.

Yarı iletken maddeler
Yarı iletken örnek
Yarı iletken elementler
Yarı iletkenlerin özellikleri
Yarı iletken maddeler nelerdir
P ve N tipi yarı iletkenler pdf
Direnç yarı iletken mi
Yarı iletken üretimi

Yarı İletken Bağlantı Noktaları

Şimdi iki farklı bağlantı türünü tartışacağız: np-kavşağı ve alan kaynaklı bağlantı. Bunları ayrı ayrı ele alıyoruz ve sonra bunları bir transistörde birleştiriyoruz.

İlgilendiğimiz yarı iletken cihazlarda çok sayıda np bağlantısı vardır: aynı kristal yapı içinde n-tipi malzemeden p-tipi malzemeye ani bir değişimin olduğu yarı iletken malzeme bölgeleri. Kristalin bir yarısında serbestçe hareket edebilen parçacıklar, diğer yarının içine ve içinde de serbestçe hareket edebilirler: İkisi arasındaki sınırda kristal yapısında herhangi bir kusur yoktur.

Bir n-tipi bloğa ve bir p-tipi silikon bloğa bitişik olduğumuzu farz edelim. Ne olduğunu görün. Akseptör safsızlıkları, delik konsantrasyonunun p-tipi bölgedeki elektron konsantrasyonunu aşmasına neden olur; donör safsızlıkları, elektron konsantrasyonunun n-tipi bölgedeki delik konsantrasyonunu aşmasına neden olur.

Konsantrasyon seviyelerindeki fark, elektronların n-tipinden p-tipi bölgeye dağılması, oysa deliklerin ters yönde yayılmasıdır. Buluştukları yerde birbirlerini yok edebilirler. Bununla birlikte, n-tipi bölgeden dağılan elektronlar, arkalarında artan sayıda pozitif yüklü, hareketsiz fosfor iyonları bırakır; yükleri artık n-tipi malzemede dolaşan elektronlar tarafından dengelenmiyor. Benzer şekilde, p tipi bölgeden uzağa dağılan delikler de geride kalır.

Sonuç olarak, bir elektrostatik potansiyel oluşur; silikon durumunda bu potansiyel kabaca 0,7 volttur. Bununla ilişkili elektrik alan, n-tipinden p-tipine yönlendirilir. (N tipinin pozitif, p tipinin negatif bir yük aldığını unutmayın.)

Böylece, hem deliklerin hem de elektronların yayılma akışına karşı çıkar. Dengede, bu nedenle, np-kavşağı boyunca hiçbir yük taşıyıcı akışı yoktur; Çoğunluk taşıyıcılarının yaygın şekilde yayılması, kendi kendini sınırlayan bir süreç haline geldi. İki bölge arasındaki arayüzde, resimde gösterilen bir taşıyıcı tüketim bölgesi buluyoruz.

Ardından, bu cihaza bir pil bağlamanın etkilerini göz önünde bulundurun. Pilin iki ucunu iki bölgeye bağlayarak bağlantı boyunca bir voltaj uygulayabiliriz. Bağlantıların nasıl yapıldığına bağlı olarak iki deney yapılabilir.

İlk durumda, pilin +’sını n-tipi bölgeye ve pilin -‘sini np-kavşağının p-tipi bölgesine bağlarız. Sonuç olarak, batarya potansiyel bariyerin yüksekliğini arttırır. Bu nedenle, yük taşıyıcıları bağlantıyı geçemez ve neredeyse hiç akım olmaz. Voltaj ters polaritede uygulandığında bağlantının yalıttığını söylüyoruz. Tükenme bölgesi kalınlaşır.

Akü ters şekilde bağlanırsa, akü voltajı potansiyel bariyerin yüksekliğini azaltır. Batarya voltajı 0,7 volt eşiğini (siliyon olarak) aşarsa, potansiyel bariyerdeki azalma, yük taşıyıcıların çoğunlukta oldukları bölgeden diğer bölgeye akışını kabul eder.

Hem elektron hem de delik akışı, pil bağlantılarında taşıyıcıların üretilmesiyle sürdürülür. Pilin + tarafı, tip bölgesinde serbest delikler bırakarak serbest elektronları çeker ve pilin – tarafı, n-tipi bölgeye serbest elektronlar enjekte eder.

The post Yarı İletkenler – Bilgisayar Bilimleri Ödevleri – Bilgisayar Bilimleri Ödev Hazırlatma – Bilgisayar Bilimleri Alanında Tez Yazdırma – Bilgisayar Bilimleri Ödev Yaptırma Fiyatları first appeared on Online (Parayla Ödev Yaptırma).

Yarı iletken hetero-yapılar, her iki malzeme arasındaki sınır yüzeyinde, fotojene edilmiş yük taşıyıcılarının artan bir rekombinasyonunun meydana gelmesi gibi “hafif” bir dezavantaj sunar.

Ancak bu dezavantaj, yüksek enerji aralığına sahip bir yarı iletkenin seçilebilmesi sayesinde üst katmanın bir “pencere” olarak tasarlanabilmesi avantajıyla telafi edilir; bu nedenle, tarif edilen üst katman güneş spektrumunun yalnızca çok sınırlı bir kısmını emer ve bu daha sonra fotoakım için kaybolur.

Kalan ışınımın bu pencere katmanından iletilmesinden sonra, gelen ışınımın büyük bir kısmı p-n-kavşağının çok yakınında, dolayısıyla maksimum elektrik alan şiddeti noktasında soğurulur. Fotojenleştirilmiş yük taşıyıcıların ortaya çıkan ayrılması bu nedenle oldukça verimlidir.

Solda, bir CdS/CdTe hetero yapılı güneş pilinin katman dizisini gösterir. Bu hücre teknolojisi bir üst tabaka yapısıdır; yani, güneş ışığına maruz kalan ve indiyum kalay oksitten (ITO) yapılmış şeffaf ön elektrot genellikle önce püskürtme yoluyla uygulanır.

Daha sonra, kadmiyum sülfit (CdS) pencere veya tampon tabakası olarak biriktirilir ve ardından kadmiyum tellürden (CdTe) oluşan gerçek fotovoltaik olarak aktif soğurucu tabaka gelir. Genellikle, her iki katman (yani, 0,1 ve 0,2 μm arasında kalınlığa sahip pencere katmanı ve yaklaşık 3 μm kalınlığa sahip soğurucu katman) aynı teknoloji kullanılarak (örneğin, süblimasyon-yoğunlaştırma yöntemi veya serigrafi işlemi) üst üste bindirilir. 

Fotovoltaik olarak yeterli kalitede katmanlar elde etmek için, biriktirmeden sonra kadmiyum klorür (CdCl2) varlığında sıcaklık işlemine dayalı bir aktivasyon aşamasının gerçekleştirilmesi gerekir. Hücre üretimi, grafit, bakır (Cu) veya her ikisinin karışımından yapılmış bir metal arka elektrotun biriktirilmesiyle gerçekleştirilir.

Laboratuvar ölçeğinde, kadmiyum tellür (CdTe) güneş pilleri, küçük yüzeylere uygulandığında yaklaşık %17’lik tepe verimliliklerine ulaştı. Son birkaç yılda, 0,5 m2’lik bir yüzeye sahip geniş yüzeyli CdTe modülleri ve %8 ila 10 arasında değişen verimlilikler için birkaç pilot üretim hattı devreye alındı.

%18’in üzerindeki verimliliklerle, CdS/Cu(In,Ga)Se2 hetero yapılı güneş pilleri, tüm ince film güneş pilleri arasında en yüksek elektrik verimine ulaşır. Sağda, bu tür hetero yapılı güneş pillerinin katman dizisini göstermektedir.

Bu güneş pili tipinin üretimi, bir molibden arka kontağının biriktirilmesiyle başlar, ardından 2 μm’nin altında bir kalınlığa sahip fotovoltaik olarak aktif Cu(In,Ga)Se2 tabakasının biriktirilmesiyle başlar.

Aşağıdaki iki biriktirme yöntemi, endüstriyel ölçekte bu amaç için uygundur.

− İlk olarak, tüm elementlerin (yani Cu, In, Ga ve Se) ısıtılmış alt tabaka üzerinde fiziksel olarak birlikte buharlaşması, böylece Cu(In,Ga)Se2 bileşiği buhar biriktirme sırasında zaten oluşmuş olur.
− İkinci olarak, tüm elementlerin ısıtılmamış substrat üzerine birikmesi (örn. püskürtme yoluyla). Ardından, Cu(In,Ga)Se2 bileşiğini elde etmek için selenizasyon adı verilen ikinci bir ısıtma adımı gerçekleştirilir.

Açıklanan iki yöntemden biri ile soğurucu imalatının ardından, ZnO ön elektrotu püskürtme yoluyla biriktirmeden önce kimyasal banyodan yaklaşık 0,05 μm kalınlığında bir CdS tabakası biriktirilir.

Cu(In,Ga)Se2 güneş modülleri için pilot projeler ve küçük ölçekli üretim tesisleri kurulmuş ve işletilmektedir. %12’ye varan verimliliğe sahip modüller piyasada mevcuttur. Her iki teknoloji de (yani CdTe ve Cu(In,Ga)Se2) pazarda ayakta kalabileceklerini önümüzdeki yıllarda kanıtlamak zorunda kalacak.

Genel olarak konuşursak, kristal silisyum güneş pilleri için üretim süreci oldukça mantıklıdır ve yarı iletken endüstrisinden elde edilen deneyime dayalı olarak iyi anlaşılmıştır. Ancak kalın gofretler nedeniyle malzeme maliyetleri yüksektir.

Yukarıda tartışılan ince film teknolojileri için durum tam tersidir. Malzeme maliyetleri düşüktür. Üretim süreçleri karmaşık ve pahalıdır. Bu nedenle, ince film teknolojileri ancak büyük üretim tesisleri işletildiğinde ekonomik olarak rekabet edebilir.

Yarı iletken
Yarı iletken maddeler
Yarı iletken üretimi
Yarı iletken örnek
Yarı iletken malzemeleri tanımak
Direnç yarı iletken mi
P tipi yarı iletken
Transformatör yarı iletken midir

Kristal silikondan yapılmış ince film güneş pilleri

İnce film güneş pili teknolojisinin düşük malzeme tüketimi, kristal silikon için üretim sırasında ayrı katmanların yapılandırılmasıyla entegre modül üretimi gibi ekonomik ve süreçle ilgili avantajlarından yararlanma girişimleri de vardır.

Kristalin silikon tabakanın dolaylı enerji aralığı nedeniyle, gelen güneş ışınımını yeterince absorbe etmek için en az 20 μm kalınlık gereklidir. Bununla birlikte, “ışığı yakalama”, katman kalınlığının daha da azaltılmasına izin verir.

Bir ışık demetini yansıtan difüzör veya eğimli bir yansıtıcı yapı güneş pilinin arka tarafına bindirilirse veya piramit tipi bir alt tabaka ince bir silikon filmle kaplanırsa, kristal silikon için de sadece birkaç μm kalınlığında katmanlar gelen radyasyonu neredeyse tamamen emmek için yeterlidir.

Yalnızca 2 μm kalınlığındaki ve optimize edilmiş “ışığı hapseden” silikon katmanlar için verimlilik potansiyeli yaklaşık %15 olarak hesaplanmıştır. Uygulamada, ticari koşullar altında bu tür silikon hücrelerin üretilmesi amacıyla çeşitli film biriktirme ve arka işleme yöntemleri araştırılmaktadır.

Gaz fazından plazma destekli geliştirilmiş kimyasal biriktirmenin biriktirme parametrelerinin bir varyasyonu, mikrokristalin silikonun biriktirilmesine izin verir. Bu tür malzemelerin silikon kristalleri sadece birkaç 10 nm boyutunda olmasına rağmen (ve bu nedenle nanokristalin silikon olarak da anılırlar), p-in-yapılarına dayalı olarak, laboratuvar ölçeğinde %10’un üzerinde elektriksel verim elde edilir.

200 ila 300 °C arasında değişen nanokristal silisyumun biriktirme koşulları ve biriktirme sıcaklığı, amorf silikonunkine çok benzer olduğundan, her iki malzeme de laboratuvar ölçeğinde %10’un üzerinde verimlilik sağlayan tandem hücreler olarak birleştirilebilir.

Daha yüksek verimliliğe sahip silikon ince film güneş pilleri için silikonun 700 °C’nin üzerindeki sıcaklıklarda bırakılması gerekir, bu nedenle ucuz cam substratlar uygun değildir.

Daha yüksek büyüme sıcaklıkları, 100 μm’ye kadar tane boyutlarının elde edilmesini ve dolayısıyla çok kristalli silikon katmanların daha iyi bir fotovoltaik kalitesinin elde edilmesini sağlar. Sözde transfer teknolojileri, tek kristalli ince film güneş pilleri üretmek için bile umut verici bir alternatiftir.

Tipik olarak, 20 ila 50 um kalınlığında bir mono-kristal silikon tabakası, daha sonra ayrılan ve herhangi bir türde yabancı substrata aktarılan önceden işlenmiş bir mono-kristal silikon substrat üzerinde üretilir. Silikon substrat daha sonra bu amaç için tekrar kullanılabilir. Laboratuvar ölçeğinde %16,6 ile, mono-kristal transfer silikondan yapılmış güneş pilleri, yabancı alt tabakalar üzerinde ince film silikonun en yüksek verimliliklerini elde etmeye izin verir.

The post Yarı İletken Yapılar – Enerji Mühendisliği Ödevleri – Enerji Mühendisliği Ödev Hazırlatma – Enerji Mühendisliği Alanında Tez Yazdırma – Enerji Mühendisliği Ödev Yaptırma Fiyatları first appeared on Online (Parayla Ödev Yaptırma).