Чому це не зробить спроба зробити сам транзистор

Я намагався зробити сирий транзисторний пристрій вдома. Поки що я не мав успіху. Моє електричне розуміння поруч із неіснуючим, крім того, про що я дізнався за останні 3 місяці, коли я прочитав дику статтю про друковані струмінні транзистори.

Я намагаюся використовувати метод, який не вимагає токсичних матеріалів або високих температур.

Цей експеримент здається багатообіцяючим, тому я намагався емулювати пристрій на основі напівпровідникового шару оксиду цинку та контактів дроту-клею, як описано тут.

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

Згідно з документом, транзистор / польовий ефект досягається за допомогою цього пристрою, застосовуючи 96 вольт з негативним відведенням джерела живлення, приєднаним до затвора, і позитивним, приєднаним до джерела або стоку.

Причиною високої необхідної напруги, здається, є товщина діелектрика затвора, який є ковзанням кришки мікроскопа приблизно 0,12 мм - 0,16 мм. Я сподівався, що мій діелектрик затвора товщиною ~ 0,01 мм дозволить пристрою вести при ~ 9 вольт біля воріт.

Мої спроби з деякими змінами:

Використовувані матеріали:

• напівпровідна "чорнило / фарба": органічний порошок оксиду цинку оксид + ізопропіловий спирт
• джерело, злив та ворота: струмопровідна ручка (мелений вуглець та нетоксичне сполучна)
• джерело, злив і ворота: клей для дроту (срібна паста)
• діелектрик воріт: кухонний чохол для чіпси (за результатами веб-пошуку ~ 0,01 мм)
• підкладка: скляні гірки мікроскопа
• Мідний дріт 24 калібруваного без покриття
• клей для дроту (вугілля мелене та нетоксичне сполучне)
• живлення постійного струму постійного струму 0-5 Ампер 0-30 Вольт

Спроба №1:

• використовували електропровідні вуглецеві ручки для нанесення ліній скляної гірки як ворота і використовували дротяний клей для з'єднання мідного дроту до одного кінця. Потім дайте висохнути в духовці при ~ 100 градусах за Фаренгейтом ~ 15 хвилин

• загорнутий предметний скляний шар з 1 шаром чіпкого обгортання і помістити в духовку при ~ 100 градусах за Фаренгейтом на ~ 15 хвилин, намагаючись розгладити будь-які зморшки в чіпляючої упаковці. (лише незначний успіх)

• Закапаний розчин оксиду цинку та 91% ізопропілового спирту накривають горлом і дають просохнути в духовці при ~ 100 градусах Фаренгейта протягом ~ 15 хвилин. Був створений крихкий шар товщиною ~ 1 мм

  • намалював джерело та злив ~ 2 мм один від одного на новій скляній гірці та з'єднав мідний дріт дротяним клеєм. Дайте висохнути в духовці при ~ 100 градусах за Фаренгейтом ~ 15 хвилин

  • розміщують другий предметний предметний предмет, розташований поверх першої склянки з джерелом, і зливаючий контакт вниз, торкаючись шару оксиду цинку із заслінкою, центрованою між джерелом та стоком.

  • обгорнутий скотч щільно навколо двох скляних гірок, щоб допомогти тісному контакту між усіма шарами.

  • підключений від'ємний відвід постійного струму до затвора і позитивний провід на одну сторону, призначений зливом. Підключено багатометровий до джерела та зливу.

  • увімкнув джерело живлення на найнижчих налаштуваннях і повільно підняв силовий струм і напругу до макс. 5 ампер і 30 вольт

  • Ніяка напруга або безперервність не можна вимірювати між джерелом і зливом

  • ті ж дії повторювали, використовуючи клей із срібного дроту як джерело зливу та затвор також з негативним результатом.

Спроба №2

Подібно до першої спроби із лише 1 скляним слайдом. Я вважав, що зв'язок між джерелом стоку та шаром оксиду цинку може бути недостатньо близьким / чистим.

• За допомогою електропровідної вуглецевої ручки намалюйте ширину ~ 5 мм на склопакеті як ворота, а для з'єднання мідного дроту до одного кінця використовували дротяний клей Потім дайте висохнути в духовці при ~ 100 градусах за Фаренгейтом ~ 15 хвилин

  • загорнутий предметний скляний шар з 1 шаром чіпкого обгортання і помістити в духовку при ~ 100 градусах за Фаренгейтом на ~ 15 хвилин, намагаючись розгладити будь-які зморшки в чіпляючої упаковці. (лише незначний успіх)

  • крапельний розчин оксиду цинку та 91% ізопропоїлового спирту зверху накритої гірки і дають просохнути в духовці при ~ 100 градусах Фаренгейта протягом ~ 15 хвилин. Був створений крихкий шар товщиною ~ 1 мм

  • використовували шприц для малювання вихідних та зливних ліній безпосередньо на оксидно-цинковому шарі дротяним клеєм, а потім з'єднували мідний дріт. Дайте висохнути в духовці при ~ 100 градусах за Фаренгейтом ~ 15 хвилин

  • зверху покритий суперклеєм, щоб уникнути джерела та зливу, відтягуючи шар оксиду цинку під час поводження. дайте висохнути протягом ночі

  • підключений від'ємний відвід постійного струму до затвора і позитивний провід на одну сторону, призначений зливом. Підключено багатометровий до джерела та зливу.

  • увімкнув джерело живлення на найнижчих налаштуваннях і повільно підняв силовий струм і напругу до макс. 5 ампер і 30 вольт

  • Ніяка напруга або безперервність не можна вимірювати між джерелом і зливом

Ось кілька зображень кроків: https://imgur.com/a/jXAoOS0

На даний момент я не в змозі перевірити, чи використовувались матеріали, які працювали б у тій же установці, що описана в експерименті, я намагався імітувати. На даний момент мені не вистачає нітрату цинку, 2пропанолу та джерела постійного струму, здатних до 96 вольт.

Які основні недоліки в моєму експерименті?

У мене є такі припущення, які важко перевірити на даний момент:

• мій шар оксиду цинку може бути занадто непостійним / крихким і не створює рівномірної поверхні.

• мій діелектрик / підкладка для воріт недостатньо плоский або зроблений з неправильного матеріалу

• мої зазори занадто великі / діелектрик воріт занадто товстий, джерело і стік занадто далеко один від одного

• мої матеріали недостатньо чисті і тому не демонструють очікуваних властивостей

• Я виявив, що срібло використовується як добавка n-типу, і оскільки я очікую, що мій шар оксиду цинку буде n-типу, потрібна добавка р-типу

• Під час експерименту, який я намагаюся імітувати, використовується дротяний клей, є мало пояснень, що таке матеріал, крім твердження про те, що будь-який струмопровідний клей повинен працювати. Мій дротяний клей - це мелений вуглець на основі провідної ручки, яку я використовував. Я не знайшов жодної інформації, якщо вуглець n або p-типу. можливо, також не можна використовувати вуглець. https://www.andaquartergetsyoucoffee.com/wp/wp-content/uploads/2009/05/zinc-oxide-experiment-i.pdf

• Я не можу прикласти достатню напругу до воріт, оскільки джерело живлення виходить на 30 вольт.

• моя проводка неправильна

Я думаю, що тут недоліки, мабуть, просто вказати для тих, хто має досвід у цій галузі. Будь-які поради та ідеї були б дуже вдячні. Мені цікаво, чи я десь близько працюючого пристрою.

ZnO занадто товстий для задніх воріт

Враховуючи вашу оцінкову товщину ZnO на 1 мм, я був би здивований, якби пристрій із перерізом, який ви намалювали, працював. Вам доведеться впливати на носії заряду на протилежній стороні ZnO. Зауважте, що товщина типової кремнієвої пластини, яка використовується для звичайних електронних пристроїв, становить приблизно 0,4-0,8 мм, і все цікаве відбувається вгорі ~ 1%.

Можлива проблема з випічкою

Також виявляється, що ви не робите настільки інтенсивного випічки після здачі на зберігання, як папір, на яку ви посилаєтесь. Схоже, вони робили 540 ° С протягом 30 хвилин на гарячій плиті, тоді як ви тільки робили 100 F протягом 15 хвилин у духовці. Крім очевидних перепадів температури, запікання в духовці зазвичай має бути значно довше, ніж запікання на гарячій плиті, щоб отримати той же ефект.

Негативний ухил воріт

З вашого опису виглядає так, що ви застосували негативну напругу затвора щодо джерела. Ви пробували позитивний ухил у ворота? Документ, схоже, вказує на те, що MOSFET проводився з позитивним зміщенням воріт і проводився трохи менше при негативному зміщенні (приблизно на 3% менше). Якщо ви використовуєте більш тонкий діелектрик воріт, я би сподівався побачити сильнішу зміну струму.

Інші речі, щоб спробувати

Я не бачу нічого іншого поганого з рештою дизайну, хоча. Я би сподівався, що у нього є розумні шанси на роботу, якщо ви зробили подібний пристрій з воротами зверху. Однак це не тривіально у вашому процесі.

Крім того, ви можете спробувати зробити тонший шар ZnO. Поширеним методом у виробництві напівпровідників для осадження матеріалів, розчинених у розчинниках, є "пряде лиття". Покладіть трохи матеріалу в центр підкладки і обертайте при 500-10000 об / хв (залежно від бажаної товщини) на 30-120 секунд. Виконайте це за допомогою випічки. Я не знаю, наскільки добре це би працювало із ZnO в IPA, але якщо у вас є запасний блендер, ви, ймовірно, могли адаптувати його для цієї мети. Можливо, вам також доведеться грати зі співвідношенням ZnO: IPA, щоб отримати хороші результати. Я не можу говорити про те, яка товщина плівки ZnO, нанесеної таким чином, потрібно забезпечити її безперервність. Хоча після повторного читання публікації, схоже, ви вже робили це з вентилятором корпусу ПК. Можливо, спробуйте розбавити ZnO далі, щоб отримати тоншу плівку,

Інший варіант - спробувати створити / виміряти фоторезистор у ZnO, щоб довести собі, що ZnO ​​є безперервним і може проводити струм. За допомогою швидкого пошуку, ZnO має прямий проміжок у діапазоні 3,3 еВ, тобто вам знадобиться світло з довжиною хвилі приблизно 375 нм або коротше, щоб побачити фотопровідність. Це просто на межі між видимим та УФ-світлом. Це робить дещо складніше, але в документі було зазначено, що спостерігається фотопровідність, тому ви, ймовірно, зможете відтворити ці результати. Це набагато простіший пристрій, ніж MOSFET, які ви намагалися зробити. Насправді поперечний переріз, який ви намалювали, вже повинен працювати. Світліть зразок зверху найяскравішим джерелом ультрафіолетового світла (сонце є досить яскравим джерелом ультрафіолетового світла). Застосовуйте напругу і вимірюйте струм через свій пристрій (або використовуйте налаштування опору на мультиметрі). Через великий проміжок у діапазоні ZnO може знадобитися деякий час, щоб провідність повернулася до "темного" значення після видалення світла, як це спостерігалось у статті. Хоча, на даний момент, я впевнений, що ти би радий взагалі виміряти струм.

Щоб зробити функцію "FET", вам потрібно 6 успіхів 1) канал 2) джерела та області стоку 3) неректифікаційний омічний контакт від (2) до (1) 4) затвора 5) низька щільність поверхневих зарядів на Інтерфейс 6-канального каналу 6) вистачає напруги на затворі, щоб перевернути верхню частину каналу, тому (1) і (2) будуть функціонувати як резистивний шлях.

Будьте обережні з цими 6 вимогами; мої батьки не були фізиками-приладами.