OY/PJKOMP R1 17 Puolijohkoonnttin rustt 5171A Rtkisut 1, Kvät 17 1. ( Trvittv kstoriouus tyyin krroksn sn kvll kbt ln Ł ni ni Ł kbt 1 ( 1 c,85 V 17» 1,8 1 c. 17 1 c Ł,59V Mtrilivkiot on otttu luntoonistn sivun 18 tulukost. (b Slvittään nsin tyhjnnyslun lvys. 1 1 Ł 1 11,9 8,854 1 F/ 1,6 1 C 19,85 V Ł1,8 1 1» 1n Tyhjnnyslun sähköknttä uoostuu nuoln ositiivistn onorin j uoln ngtiivistn kstorin välill *. Jott sähkökntän kikki ositiivisist vruksist lähtvät knttäviivt äättyvät ngtiivisiin vruksiin, näin vrustn täytyy oll yhtäsuurt (li. Tällöin sähköknttä on vin tyhjnnysluss. Vrustn yhtäsuuruus trkoitt, ttä ( na ( A n nliitoksn tyhjnnyslu jkutuu siis ouustn ukn (tyhjnnyslu on nän liin outun uolijohtn uolll. Kosk koko tyhjnnyslun kokonislvys on n, sn nuolijoh: uolijoh: 1,8 1 17 n 1 n» 85 n 17 17 1,8 1 1 n 1 n 85 n 47 n * Donori j kstoritoit ovt siis yäristöönsä nähn fktiivissti ositiivisi j ngtiivisi (li niin toiytiissä ri äärä rotonj suhtss yäröiviin iitoihin. 1
OY/PJKOMP R1 17 Puolijohkoonnttin rustt 5171A Rtkisut 1, Kvät 17. ( Tyhjnnyslun sähköknttä sn Gussin lin iffrntiliuoon vull r i j k ( i ( y j ( z k Ł y z r Yksiulottisss tilntss: ( ( n ( ( ( Kun trkstltv koht on uolijohtn tyhjnnyslull (li <, niin intgroitv vrustihys on. Kun svutn nuolijohtn tyhjnnyslusn (li n, intgroitv vrustihys on uolstn. Lskttv intgrli jkutuu siis khtn osn trkstlukohn sijinnin ukn ( < ti n li ( ( (, kun < < ( (,kun < < (, kun < < (, kun < <,kun < < (,kun < < n n n n Kosk vlituss koorintistoss sähköknttä osoitt ngtiivisn kslin suuntn, sn rvo on koko jn ngtiivinn. Sähkökntän voikkuus siis ksv siirryttässä tyhjnnyslun runoilt kohti liitoskoht (ks. Kuv 1. Liitoskohss, jotn sn ( n ( 19 1,6 1 C 1,5 1 1 16 8,854 1 F/ (1 16 1,5 1 9» 8,6 MV/
OY/PJKOMP R1 17 Kuv 1. Thtävän nliitoksn sähköknttä tyhjnnysluss. (b Lsktn otntilin uutos nsin uolijohtn lull. Jännit uolijohtn tyhjnnyslun runll on noll li (. Potntili sn intgroill sähköknttää :n suhtn. Sähköknttä ( stiin llisssä kohss Gussin lin vull. Ylissti tyhjnnyslun jännit ikn funktion on (kun origo on liitoksn kohll, uolijoh on kslin j nuolijoh on kslin uolll ( ( (, kun ( n < <, kun < < n Koko uolijohtn lull jännittn uutos on sitn D ( ( ( ( Ø 1 1 ø ( Œ œ. º Ł Ł ß Jott s jännittn slvill, lusu vilä uoln tyhjnnyslun lvyn :n kokonislvyn j ouuskonsntrtioin vull kutn thtävässä 1. n j n. Sijoittn tää jännittn yhtälöön, jolloin sn
OY/PJKOMP R1 17 ( Ł 19 1,6 1 C,5 1 1 16 8,854 1 F/ 1 16 1 Ł 1,5 1 9»,1 V. Kosk nyt tiä ttä otntili uuttuu uolijohtss,1 V, niin otntiliuutos nuolll sn vähntäällä uoln uutos liitosotntilist. Potntiliuutos n uoln tyhjnnysluss on sitn n (,59 V n Ø lnœ Œº,5 ( 1 46 19 (,5 1 D k BT ln n ø œ,1 V», V œß Huo! Liitosotntili voin yös lsk yhtälöstä 1, kosk tiä tyhjnnyslun ksiisähkökntän j tyhjnnyslun lvyn. Kikki llä initut kvt ovt voiss vin ilisll sklliitoksisll nliitoksll, joss ät tyhjnnysluroksitio j uolijohtt on outtu vin joko kstorill ti onorill. Tollisiss liitoksiss ouus i usin vihu sklissti vn stittin (ktso thtävä j luntoonistn kl 9..1, jolloin yhtälöt ovt hin rilisi. i 4
OY/PJKOMP R1 17 Puolijohkoonnttin rustt 5171A Rtkisut 1, Kvät 17. ( Loivn liitoksn olt uolt ( j n sisältävät skä kstori ttä onoriouust. Liitos on kohss, jolloin luss > j nluss >. Tyhjnnyslun jkutuinn sn yös nyt trkstlll tyhjnnyslun vruksi (vrt T1 rv A r V n rv A r V A ( A ( A A n [ ( ] A [ ] n [ ( ] A [ ] n n A A Loivss liitoksss tyhjnnyslu jkutuu siis sytrissti j nuolll, kosk vrustihys on sytrinn. n (b Tyhjnnyslun sähköknttä sn jälln Gussin lin vull ( ( ( ( n ( ( Ł 4 ( ( ( ( Sähkökntän lusk on ylösäin ukv rbli j s on koorintiston vlinnn vuoksi ts ngtiivinn tyhjnnysluss ( / / li s osoitt ngtiivisn kslin suuntn. Sähkökntän ksiivoikkuus sn rblin huiukohss (rbli on sytrinn ykslin suhtn, jotn huiu on kohss li 19 4 1,6 1 C 1 ( ( 1 1 8 8 11,9 8,854 1 F 9 ( 1 1» 9,6 MV/ 5