Mengapa transistor DIY ini tidak akan melakukan

Saya sudah mencoba membuat perangkat transistor mentah di rumah. Sejauh ini saya belum berhasil. Pemahaman listrik saya hampir tidak ada selain apa yang saya pelajari dalam 3 bulan terakhir sejak saya membaca artikel liar tentang transistor cetak inkjet.

Saya mencoba menggunakan metode yang tidak memerlukan bahan beracun atau suhu tinggi.

Eksperimen ini tampaknya menjanjikan, jadi saya telah mencoba meniru perangkat berdasarkan pada lapisan semikonduktor seng-oksida dan kontak-kontak lem seperti dijelaskan di sini.

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

Menurut makalah itu, efek transistor / medan dicapai dengan perangkat ini dengan menerapkan 96 volt dengan ujung negatif catu daya yang terpasang ke pintu gerbang dan positif terhubung ke sumber atau tiriskan.

alasan untuk tegangan yang dibutuhkan tinggi tampaknya adalah ketebalan dielektrik gerbang yang merupakan slide penutup mikroskop sekitar 0,12mm - 0,16mm tebal. Saya berharap dielektrik gerbang saya yang ~ 0.01mm tebal akan memungkinkan perangkat untuk melakukan pada ~ 9 volt di gerbang.

Upaya saya dengan beberapa perubahan:

Bahan-bahan yang digunakan:

• "tinta / cat" semikonduktif: bubuk seng-oksida non-nano organik + Isopropyl alkohol
• sumber, tiriskan dan gerbang: pena konduktif (karbon tanah dan pengikat tidak beracun)
• sumber, tiriskan dan gerbang: lem kawat (pasta perak)
• gerbang dielektrik: dapur kelas cling wrap (sesuai dengan pencarian web ~ 0.01mm)
• substrat: kaca penutup slide mikroskop
• 24 gauge kawat tembaga tidak dilapisi
• lem kawat (karbon tanah dan pengikat tidak beracun)
• catu daya DC bangku-atas 0-5 Amps 0-30 Volts

Percobaan # 1:

• menggunakan pena karbon konduktif untuk menggambar kaca slide sebagai gerbang dan menggunakan lem untuk menghubungkan kawat tembaga ke salah satu ujungnya. Kemudian biarkan kering dalam oven pada ~ 100 derajat Fahrenheit selama ~ 15 menit

• Geser kaca pembungkus dengan 1 lapisan bungkus erat dan ditempatkan dalam oven pada ~ 100 derajat Fahrenheit selama ~ 15 menit dalam upaya untuk meratakan kerutan di bungkus melekat. (hanya keberhasilan kecil)

• Larutan tetesan seng-oksida dan 91% Isopropoyl Alkohol di atas slide tertutup dan biarkan kering dalam oven pada ~ 100 derajat Fahrenheit selama ~ 15 menit. Lapisan rapuh ~ 1mm tebal telah dibuat

  • menarik sumber dan tiriskan ~ 2mm terpisah pada slide kaca baru dan menghubungkan kawat tembaga dengan lem kawat. Biarkan kering dalam oven pada ~ 100 derajat Fahrenheit selama ~ 15 menit

  • menempatkan slide kaca kedua di atas yang pertama dengan sumber dan tiriskan kontak ke bawah menyentuh lapisan oksida seng dengan gerbang berpusat di antara sumber dan tiriskan

  • lilitkan selotip dengan rapat di sekitar 2 slide kaca untuk membantu kontak erat antara semua lapisan.

  • menghubungkan ujung negatif catu daya DC ke pintu gerbang dan ujung positif ke saluran yang ditunjuk. Terhubung multi-meter ke sumber dan tiriskan.

  • menyalakan catu daya pada pengaturan terendah dan perlahan-lahan menaikkan tegangan dan voltase ke maks. 5 amp & 30 volt

  • Tidak ada tegangan atau kontinuitas yang dapat diukur antara sumber dan saluran

  • langkah-langkah yang sama diulangi dengan menggunakan lem perak sebagai sumber drain dan gate juga dengan hasil negatif.

Percobaan # 2

Mirip dengan upaya pertama dengan hanya 1 slide kaca. Saya pikir hubungan antara sumber drainase dan lapisan seng-oksida mungkin tidak cukup dekat / bersih.

• menggunakan pena karbon konduktif untuk menggambar garis lebar ~ 5mm pada slide kaca sebagai gerbang dan menggunakan lem kawat untuk menghubungkan kawat tembaga ke salah satu ujungnya. Kemudian biarkan kering dalam oven pada ~ 100 derajat Fahrenheit selama ~ 15 menit

  • Geser kaca pembungkus dengan 1 lapisan bungkus erat dan ditempatkan dalam oven pada ~ 100 derajat Fahrenheit selama ~ 15 menit dalam upaya untuk meratakan kerutan di bungkus melekat. (hanya keberhasilan kecil)

  • larutan tetesan seng-oksida dan 91% Isopropoyl Alkohol di atas slide tertutup dan biarkan kering dalam oven pada ~ 100 derajat Fahrenheit selama ~ 15 menit. Lapisan rapuh ~ 1mm tebal telah dibuat

  • menggunakan jarum suntik untuk menarik sumber dan mengalirkan garis langsung pada lapisan seng-oksida dengan lem kawat dan kemudian menghubungkan kawat tembaga. Biarkan kering dalam oven pada ~ 100 derajat Fahrenheit selama ~ 15 menit

  • dilapisi bagian atas dengan superglue untuk menghindari sumber dan tiriskan menarik lapisan seng-oksida selama penanganan. biarkan kering malam

  • menghubungkan ujung negatif catu daya DC ke pintu gerbang dan ujung positif ke saluran yang ditunjuk. Terhubung multi-meter ke sumber dan tiriskan.

  • menyalakan catu daya pada pengaturan terendah dan perlahan-lahan menaikkan tegangan dan voltase ke maks. 5 amp & 30 volt

  • Tidak ada tegangan atau kontinuitas yang dapat diukur antara sumber dan saluran

Berikut adalah beberapa gambar langkah-langkahnya: https://imgur.com/a/jXAoOS0

Saat ini saya tidak dapat memverifikasi apakah bahan yang saya gunakan akan berfungsi dalam pengaturan yang sama persis seperti yang dijelaskan dalam percobaan yang saya coba tiru. Untuk saat ini saya kehilangan zinc nitrate, 2propanol, dan catu daya DC yang mampu menghasilkan output 96 volt.

Apa kelemahan utama dalam percobaan saya?

Saya memiliki asumsi berikut yang sulit diverifikasi saat ini:

• lapisan oksida seng saya mungkin terlalu tidak konsisten / rapuh dan tidak menciptakan permukaan yang seragam.

• dielektrik / substrat gerbang saya tidak cukup rata atau terbuat dari bahan yang salah

• celah saya terlalu besar / gerbang dielektrik terlalu tebal dan sumber dan saluran terlalu jauh

• materi saya tidak cukup murni dan karenanya tidak menampilkan properti yang diharapkan

• Saya telah menemukan bahwa perak digunakan sebagai dopan tipe-n dan karena saya berharap lapisan seng oksida saya menjadi tipe-n, diperlukan dopan tipe-p

• Sementara percobaan yang saya coba tiru menggunakan lem kawat, ada sedikit penjelasan tentang apa bahan itu selain pernyataan bahwa lem konduktif apa pun harus bekerja. Lem kawat saya berbasis karbon seperti halnya pena konduktif yang saya gunakan. Saya belum menemukan info apa pun jika karbon adalah tipe-n atau p. mungkin karbon juga tidak bisa digunakan. https://www.andaquartergetsyoucoffee.com/wp/wp-content/uploads/2009/05/zinc-oxide-experiments-i.pdf

• Saya tidak dapat memberikan tegangan yang cukup ke gerbang karena persediaan saya mencapai 30 volt.

• kabel saya salah

Saya pikir kekurangan di sini mungkin sederhana untuk ditunjukkan bagi siapa saja yang berpengalaman dalam bidang ini. Setiap tips dan ide akan sangat dihargai. Saya ingin tahu apakah saya berada di dekat perangkat yang berfungsi.

ZnO terlalu tebal untuk gerbang belakang

Dengan perkiraan ketebalan ZnO 1 mm Anda, saya akan terkejut jika perangkat dengan penampang yang Anda buat bekerja. Anda harus memengaruhi pembawa muatan di sisi berlawanan dari ZnO. Perhatikan bahwa ketebalan wafer silikon khas yang digunakan untuk perangkat elektronik normal adalah sekitar 0,4-0,8 mm, dan segala sesuatu yang menarik terjadi di bagian atas ~ 1%.

Kemungkinan masalah panggang

Tampaknya Anda tidak melakukan pemanggang hampir setajam kertas yang Anda rujuk. Sepertinya mereka melakukan 540C selama 30 menit di atas piring panas sementara Anda hanya melakukan 100F selama 15 menit dalam oven. Selain perbedaan suhu yang jelas, kue dalam oven biasanya harus jauh lebih lama dari pada roti panas untuk mendapatkan efek yang sama.

Bias gerbang negatif

Dari deskripsi Anda, sepertinya Anda menerapkan tegangan gerbang negatif relatif terhadap sumbernya. Sudahkah Anda mencoba bias gerbang positif? Makalah ini tampaknya menunjukkan bahwa MOSFET dilakukan dengan bias gerbang positif dan dilakukan sedikit lebih sedikit pada bias negatif (sekitar 3% lebih sedikit). Dengan dielektrik gerbang yang lebih tipis seperti yang Anda gunakan, saya akan berharap untuk melihat perubahan yang lebih kuat dalam arus.

Hal-hal lain untuk dicoba

Saya tidak melihat ada yang salah dengan sisa desainnya. Saya berharap ini memiliki kesempatan yang masuk akal untuk bekerja jika Anda membuat perangkat serupa dengan gerbang di atas. Namun, melakukan itu tidak sepele dengan proses Anda.

Atau Anda bisa mencoba membuat lapisan ZnO yang lebih tipis. Metode umum dalam pembuatan semikonduktor untuk menyimpan bahan yang larut dalam pelarut adalah "spin casting". Setorkan beberapa bahan di tengah media Anda dan putar dengan kecepatan 500-10000 RPM (tergantung ketebalan yang diinginkan) selama 30-120an. Ikuti ini dengan kue. Saya tidak tahu seberapa baik ini akan bekerja dengan ZnO di IPA, tetapi jika Anda memiliki blender cadangan di sekitar Anda mungkin bisa mengadaptasinya untuk tujuan ini. Anda mungkin juga harus bermain dengan rasio ZnO: IPA Anda untuk mendapatkan hasil yang baik. Saya tidak bisa bicara seberapa tebal film ZnO yang disimpan dengan cara ini, Anda perlu memastikannya kontinu. Meskipun setelah membaca posting Anda lagi, sepertinya Anda sudah melakukan ini dengan penggemar casing PC. Mungkin coba encerkan ZnO Anda lebih jauh untuk mendapatkan film yang lebih tipis,

Pilihan lain adalah mencoba membuat / mengukur photoresistor di ZnO untuk membuktikan kepada diri sendiri bahwa ZnO kontinu dan dapat melakukan arus. Dari pencarian cepat, ZnO memiliki celah pita langsung 3,3 eV yang berarti Anda akan membutuhkan cahaya dengan panjang gelombang sekitar 375 nm atau lebih pendek untuk melihat fotokonduktansi. Ini hanya di tepi antara cahaya tampak dan UV. Ini membuat hal-hal sedikit lebih sulit, tetapi kertas menunjukkan bahwa fotokonduktansi diamati, sehingga Anda mungkin dapat mereproduksi hasil tersebut. Ini perangkat yang jauh lebih sederhana daripada MOSFET yang Anda coba buat. Bahkan, bagian melintang yang Anda gambar seharusnya sudah berfungsi. Terangi sampel Anda dari atas dengan sumber cahaya UV paling terang yang dapat Anda temukan (matahari adalah sumber cahaya UV yang cukup terang). Berikan voltase dan ukur arus melalui perangkat Anda (atau gunakan pengaturan tahanan pada multimeter). Karena celah pita ZnO yang besar, mungkin diperlukan waktu untuk konduktivitas untuk kembali ke nilai "gelap" setelah melepas cahaya, seperti yang diamati di kertas. Meskipun, pada titik ini, saya yakin Anda akan senang mengukur arus sama sekali.

Untuk membuat fungsi "FET", Anda perlu 6 keberhasilan 1) saluran 2) sumber dan tiriskan daerah 3) kontak ohm yang tidak meluruskan dari (2) hingga (1) 4) gerbang 5) kerapatan muatan permukaan yang rendah di antarmuka gerbang-saluran 6) tegangan yang cukup pada gerbang untuk membalikkan bagian atas saluran, sehingga (1) dan (2) akan berfungsi sebagai jalur resistif.

Harap bersikap lembut dengan 6 persyaratan ini; orang tua saya bukan ahli fisika perangkat.