Yarı iletken teknolojisinde malzemelerin enerji bant aralığı (Eg), cihazın optik ve elektriksel özelliklerini belirleyen en kritik parametredir. Aşağıdaki tabloda üç farklı yarı iletken malzemenin 300K sıcaklıktaki bazı karakteristik özellikleri verilmiştir. Bu verilere dayanarak yapılan teknolojik analizlerden hangisi yanlıştır? (Planck sabiti h ve ışık hızı c çarpımı yaklaşık 1240 eV·nm olarak alınacaktır.)
Şıklar
Malzeme K, kızılötesi (IR) bölgede ışık yayan diyotların (LED) yapımında kullanılabilir.
Malzeme M ile üretilen bir fotodiyot, görünür bölgedeki (400-700 nm) tüm fotonları soğurarak akım oluşturabilir.
Malzeme L'nin saf kristaline 5. grup elementi (örneğin Fosfor) eklendiğinde n-ti\pi bir yarı iletken elde edilir.
Sıcaklık artırıldığında her üç malzemenin de elektriksel iletkenliğinin artması beklenir.
Malzeme L kullanılarak üretilen bir güneş paneli, Malzeme K'ye göre daha dar bir spektrumdaki fotonları elektrik enerjisine dönüştürebilir.
Çözüm Açıklaması
Malzeme M'nin enerji bant aralığı (Eg) 3.4 eV'dir. Bir fotonun soğurulabilmesi için enerjisinin bant aralığından büyük veya eşit olması gerekir (E_foton ≥ Eg). Görünür bölgedeki en yüksek enerjili mor ışığın enerjisi yaklaşık E = 1240 / 400 = 3.1 eV'dir. Malzeme M'nin bant aralığı 3.4 eV olduğundan, görünür bölgedeki (1.8 eV - 3.1 eV arası) fotonlar bu malzemede elektronları valans bandından iletkenlik bandına çıkaramazlar. Dolayısıyla Malzeme M görünür bölgede şeffaf davranır ve bu bölgedeki fotonlarla akım oluşturamaz. Bu malzeme ancak Ultraviyole (UV) bölgede çalışabilir.
Video Çözüm
AI ile video çözüm oluştur
İnteraktif Çözüm
Adım adım, sesli ve animasyonlu çözüm. Quiz ile kendini test et!