이 DIY 트랜지스터 시도는 왜 작동하지 않습니까

집에서 원유 트랜지스터 장치를 만들려고 노력했습니다. 지금까지 나는 성공하지 못했습니다. 잉크젯 인쇄 트랜지스터에 대한 기사를 읽은 후 지난 3 개월 동안 배운 것 외에는 내 전기에 대한 이해가 존재하지 않습니다.

독성 물질이나 고온이 필요없는 방법을 사용하려고합니다.

이 실험은 유망한 것으로 보이므로 여기에 설명 된대로 산화 아연 반도체 층과 와이어 접착제 접촉을 기반으로 장치를 에뮬레이션하려고했습니다.

https://www.andaquartergetsyoucoffee.com/wp/wp-content/uploads/2009/05/zinc-oxide-experiments-i.pdf

논문에 따르면, 트랜지스터 / 전계 효과는이 장치로 게이트에 연결된 전원 공급 장치의 음극 리드와 소스 또는 드레인에 연결된 양극을 사용하여 96 볼트를 적용함으로써 달성됩니다.

높은 요구 전압의 이유는 약 0.12mm-0.16mm 두께의 현미경 커버 슬라이드 인 게이트 유전체의 두께 인 것으로 보인다. 게이트 유전체가 ~ 0.01mm 두께 인 경우 게이트에서 ~ 9V에서 소자가 작동 할 수 있기를 바랐습니다.

몇 가지 변경 사항을 시도했습니다.

사용 된 재료 :

• 반도체 성 "잉크 / 페인트": 유기 비 나노 산화 아연 분말 + 이소 프로필 알코올
• 소스, 드레인 및 게이트 : 전도성 펜 (접지 탄소 및 무독성 바인더)
• 소스, 드레인 및 게이트 : 와이어 접착제 (은 페이스트)
• 게이트 유전체 : 부엌 학년 집착 랩 (웹 검색 ~ 0.01mm에 따라)
• 기판 : 유리 현미경 커버 슬라이드
• 24 게이지 비 코팅 구리 와이어
• 와이어 접착제 (지상 탄소 및 비 독성 바인더)
• 벤치 탑 DC 전원 공급 장치 0-5 Amps 0-30 Volts

시도 # 1 :

• 전도성 카본 펜을 사용하여 게이트로 라인 유리 슬라이드를 그리고 와이어 접착제를 사용하여 구리 와이어를 한쪽 끝에 연결했습니다. 그런 다음 ~ 15 분 동안 ~ 100 화씨 오븐에서 건조 시키십시오

• 1 장의 집착 랩이있는 유리 슬라이드를 단단히 고정하고 집착 랩의 주름을 평평하게하기 위해 ~ 15 분 동안 ~ 100 도의 오븐에 넣습니다. (약간의 성공)

• 커버 된 슬라이드 위에 산화 아연 및 91 % 이소 프로 포일 알코올 용액을 적하하고 ~ 15 분 동안 화씨 ~ 화씨 100도에서 오븐에서 건조시켰다. 약 1mm 두께의 취성 층이 생성되었습니다.

  • 새로운 유리 슬라이드와 와이어 접착제로 연결된 구리선에서 소스와 드레인을 2mm 떨어 뜨립니다. ~ 15 분 동안 화씨 ~ 100 도의 오븐에서 건조 시키십시오

  • 소스와 드레인이 게이트와 소스와 드레인 사이에 중심을두고 산화 아연 층에 닿아 아래로 두 번째 유리 슬라이드를 첫 번째 위에 배치

  • 2 개의 유리 슬라이드 주위에 스카치 테이프를 단단히 감아 모든 층 사이에 밀착되도록합니다.

  • DC 전원 공급 장치의 음극 리드를 게이트에 연결하고 양극 리드를 한쪽의 지정된 드레인에 연결하십시오. 멀티 미터를 소스 및 드레인에 연결했습니다.

  • 최저 설정에서 전원 공급 장치를 켜고 암페어와 전압을 최대로 천천히 높였습니다. 5 암페어 및 30 볼트

  • 소스와 드레인 사이에 전압이나 연속성을 측정 할 수 없습니다

  • 소스 드레인 및 게이트로서은 와이어 접착제를 사용하여 동일한 단계를 반복하여 부정적인 결과를 얻었다.

시도 # 2

유리 슬라이드 1 개만 사용한 첫 번째 시도와 유사합니다. 소스 드레인과 산화 아연 층 사이의 연결이 충분히 가깝거나 깨끗하지 않을 수 있다고 생각했습니다.

• 전도성 카본 펜을 사용하여 게이트로 유리 슬라이드에 ~ 5mm 너비의 선을 그리고 구리선을 한쪽 끝에 연결하기 위해 와이어 접착제를 사용했습니다. 그런 다음 ~ 15 분 동안 ~ 100 화씨 오븐에서 건조 시키십시오

  • 1 장의 집착 랩이있는 유리 슬라이드를 단단히 고정하고 집착 랩의 주름을 평평하게하기 위해 ~ 15 분 동안 ~ 100 도의 오븐에 넣습니다. (약간의 성공)

  • 커버 된 슬라이드 위에 산화 아연 및 91 % 이소 프로 포일 알코올 용액을 적하하고 ~ 15 분 동안 화씨 ~ 100도에서 오븐에서 건조시킨다. 약 1mm 두께의 취성 층이 생성되었습니다.

  • 와이어 접착제를 사용하여 산화 아연 층에 직접 소스 및 드레인 라인을 그린 다음 구리 와이어를 연결하는 데 주사기를 사용했습니다. ~ 15 분 동안 화씨 ~ 100 도의 오븐에서 건조 시키십시오

  • 처리 중에 소스와 드레인이 산화 아연 층을 당기지 않도록 슈퍼 글루로 코팅 된 상단. 밤새 말리다

  • DC 전원 공급 장치의 음극 리드를 게이트에 연결하고 양극 리드를 한쪽의 지정된 드레인에 연결하십시오. 멀티 미터를 소스 및 드레인에 연결했습니다.

  • 최저 설정에서 전원 공급 장치를 켜고 암페어와 전압을 최대로 천천히 높였습니다. 5 암페어 및 30 볼트

  • 소스와 드레인 사이에 전압이나 연속성을 측정 할 수 없습니다

다음은 몇 가지 단계 사진입니다. https://imgur.com/a/jXAoOS0

현재 내가 사용한 재료가 에뮬레이션하려는 실험에 설명 된 것과 동일한 설정에서 작동하는지 확인할 수 없습니다. 현재 질산 아연, 2 프로판올 및 96 볼트 출력이 가능한 DC 전원 공급 장치가 없습니다.

내 실험의 주요 결함은 무엇입니까?

현재 확인하기 어려운 다음과 같은 가정이 있습니다.

• 산화 아연 층이 너무 일관되지 않고 부서지기 쉬우 며 균일 한 표면을 생성하지 않습니다.

• 게이트 유전체 / 기판이 충분히 평평하지 않거나 잘못된 재료로 만들어졌습니다.

• 내 갭이 너무 큽니다 / 게이트 유전체가 너무 두껍고 소스와 드레인이 너무 멀리 떨어져 있습니다.

• 내 재료가 충분히 순수하지 않아 예상 속성이 표시되지 않습니다

• 나는 은이 n 형 도펀트로 사용되는 것을 발견했고, 산화 아연 층이 n 형이되기를 기대하기 때문에 p 형 도펀트가 필요하다

• 내가 에뮬레이션하려고하는 실험에 와이어 접착제를 사용하면 전도성 접착제가 작동해야한다는 진술 외에 재료가 무엇인지에 대한 설명이 거의 없습니다. 내 와이어 접착제는 내가 사용한 전도성 펜과 같은 접지 탄소입니다. 탄소가 n 또는 p 형인 경우 정보를 찾지 못했습니다. 아마도 탄소도 사용할 수 없습니다. https://www.andaquartergetsyoucoffee.com/wp/wp-content/uploads/2009/05/zinc-oxide-experiments-i.pdf

• 전원이 최대 30 볼트이므로 게이트에 충분한 전압을 공급할 수 없습니다.

• 내 배선이 잘못되었습니다

여기에있는 결함은이 분야에 경험이있는 사람이라면 누구나 쉽게 지적 할 수있을 것입니다. 모든 팁과 아이디어는 대단히 감사하겠습니다. 작동 장치와 가까운 곳에 있는지 궁금합니다.

백 게이트에 비해 너무 두꺼운 ZnO

단면적이 1mm 인 ZnO 두께를 고려하면, 단면적이 그려진 장치가 작동하면 놀랍습니다. ZnO의 반대쪽에서 전하 운반체를 작동시켜야합니다. 일반 전자 장치에 사용되는 일반적인 실리콘 웨이퍼의 두께는 약 0.4-0.8 mm이며, 흥미로운 모든 것은 ~ 1 %에서 발생합니다.

가능한 빵 문제

또한 참조한 종이만큼 퇴적 후 거의 굽는 일을하지 않는 것으로 보입니다. 핫 플레이트에서 30 분 동안 540C를했던 것처럼 보이고 오븐에서 15 분 동안 100F 만했던 것 같습니다. 온도의 명백한 차이 외에도, 오븐에서 빵을 굽는 것은 같은 효과를 얻기 위해 열판에서 빵을 굽는 것보다 훨씬 길어야합니다.

네거티브 게이트 바이어스

설명에서 소스에 대해 음의 게이트 전압을 적용한 것처럼 보입니다. 긍정적 인 게이트 바이어스를 시도 했습니까? 이 논문은 MOSFET이 포지티브 게이트 바이어스로 전도되고 네거티브 바이어스에서 약간 적게 전도되는 것으로 나타났습니다 (약 3 % 더 적음). 사용하는 게이트 유전체가 얇을수록 전류의 변화가 더 커질 것으로 예상됩니다.

시도해야 할 다른 것들

그래도 나머지 디자인에는 다른 문제가 없습니다. 게이트를 맨 위에 놓고 비슷한 장치를 만들면 합리적으로 작동 할 것으로 예상됩니다. 그러나 그렇게하는 것이 프로세스에 사소한 것은 아닙니다.

또는 더 얇은 ZnO 층을 만들 수도 있습니다. 용매에 용해 된 물질을 증착하기위한 반도체 제조에서 일반적인 방법은 "스핀 캐스팅 (spin casting)"이다. 기판 중앙에 일부 재료를 증착하고 30 ~ 120 초 동안 500-10000 RPM (원하는 두께에 따라)으로 회전시킵니다. 빵 굽기로 이것을 따르십시오. IPA에서 ZnO와 얼마나 잘 작동하는지 모르겠지만 예비 블렌더가 있으면이 목적에 맞게 조정할 수 있습니다. 좋은 결과를 얻으려면 ZnO : IPA 비율로 재생해야 할 수도 있습니다. 이런 방식으로 증착 된 ZnO 필름의 두께가 연속적인지 확인하는 데는 말할 수 없습니다. 게시물을 다시 읽은 후에도 PC 케이스 팬으로 이미이 작업을 수행 한 것 같습니다. 더 얇은 필름을 얻기 위해 ZnO를 더 희석시켜보십시오.

또 다른 옵션은 ZnO가 포토 레지스트를 생성 / 측정하여 ZnO가 연속적이고 전류를 전도 할 수 있음을 입증하는 것입니다. 빠른 검색에서 ZnO는 3.3eV의 직접 밴드 갭을 가지므로 광전도를 보려면 약 375nm 이하의 파장을 가진 빛이 필요합니다. 가시광 선과 UV 광선의 가장자리에 있습니다. 이로 인해 상황이 조금 더 어려워 지지만 종이에 포토 컨덕턴스가 관찰되었다는 결과가 나왔으므로 이러한 결과를 재현 할 수있을 것입니다. MOSFET보다 훨씬 간단한 장치입니다. 실제로, 당신이 그린 단면이 이미 작동해야합니다. 찾을 수있는 가장 밝은 UV 광원으로 태양을 밝게 비 춥니 다 (태양은 상당히 밝은 UV 광원입니다). 장치를 통해 전압을 적용하고 전류를 측정하십시오 (또는 멀티 미터의 저항 설정 사용). ZnO의 큰 밴드 갭으로 인해, 종이에서 관찰 된 바와 같이, 광을 제거한 후, 전도성이 "어두운"값으로 다시 떨어질 때까지 시간이 걸릴 수있다. 이 시점에서 전류를 측정하는 것이 기쁠 것이라고 확신합니다.

"FET"기능을 사용하려면 6) 성공 1) 채널 2) 소스 및 드레인 영역 3) (2)에서 (1) 4) 게이트의 비 정류 옴 접촉 5) 게이트에서 낮은 표면 전하 밀도 게이트 채널 인터페이스 6) 게이트의 채널 상단 부분을 반전시키기에 충분한 전압이므로 (1) 및 (2)는 저항 경로로 작동합니다.

이 6 가지 요구 사항에주의하십시오. 부모님은기구 물리학자가 아니 었습니다.