Solución de la ecuación diferencial fraccionaria de Poisson en una juntura p-n
DOI:
https://doi.org/10.5281/zenodo.16569202Palabras clave:
ecuaciones diferenciales, cálculo fraccionario, ecuación de Poisson, juntura p-n, semiconductores, MSC 35Q60, MSC 26A33, MSC 78A55Resumen
Este trabajo brinda una solución innovadora a la ecuación de Poisson en una juntura p-n de tipo CdS/CZTS, mediante el enfoque fraccionario. Primeramente, se analizan las definiciones existentes de derivada fraccionaria y se selecciona la más acorde al problema físico en cuestión. Luego, se modela la ecuación de Poisson en términos de una ecuación diferencial fraccionaria para un valor particular del grado fraccionario de derivación. Se procede a la comparación entre los resultados obtenidos para las derivadas fraccionarias con respecto a las derivadas clásicas. Los resultados muestran que con la aplicación del cálculo fraccionario se logra una mejor aproximación, con los modelos teóricos, a los datos experimentales de las curvas IV, sin la adición de términos extras a la ecuación de Shockley, que modela un diodo de una celda solar ideal.
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Albadarneh, R.B.: Fractional Euler Method and Finite Difference Formula Using Conformable Fractional Derivative. In ISER 10th International Conference, Kuala Lumpur, Malaysia, 2015, ISBN 978-93-85832-34-5. https://www.researchgate.net/publication/306392101_FRACTIONAL_EULER_METHOD_AND_FINITE_DIFFERENCE_FORMULA_USING_CONFORMABLE_FRACTIONAL_DERIVATIVE.
Beckers, A.: Robust Simulation of Poisson’s Equation in a P-N Diode Down to 1 μK, 2022. https://doi.org/10.48550/arXiv.2212.02836.
Courel, M., J.A. Andrade-Arvizu, and O. Vigil-Galán: Towards a Cd/Cu2ZnSnS4 solar cell efficiency improvement: A theoretical approach. Applied Physics Letters, 2014. https://doi.org/10.1063/1.4903826.
Electricity-Magnetism: Fórmula Longitud Debye Uso y Cálculo. https://www.electricity-magnetism.org/es/formula-longitud-debye-uso-y-calculo/.
Hammad, A. and R. Khalil: Fractional Fourier Series with Applications. American Journal of Computational and Applied Mathematics, 4(6):187–191, 2014. https://doi.org/10.5923/j.ajcam.20140406.01.
Herrera, G., M. Fernanda, R. García y J. Juan: Ecuaciones diferenciales fraccionarias y sus aplicaciones a la ingeniería. Jóvenes en la Ciencia. Revista de Divulgación Científica, 3(2):888–892, 2017. https://www.jovenesenlaciencia.ugto.mx/index.php/jovenesenlaciencia/article/view/2175.
Khalil, R., M. Al Horani, A. Yousef, and M. Sababheh: A new definition of fractional derivative. Journal of Computational and Applied Mathematics, 264:65–70, 2014. https://doi.org/10.1016/j.cam.2014.01.002.
Millman, J. and S. Seely: Electronics. McGraw-Hill Book Company, 1951. https://archive.org/download/in.ernet.dli.2015.238652/2015.238652.Electronics.pdf.
Morab, S., M.M. Sundaram, and A. Pivrika: A review on charge carrier transport in inorganic and organic semiconductors. *Coatings*, 13(9):1657, 2023. https://doi.org/10.3390/coatings13091657.
Park, J., C. Yu, S. Min, J.I. Shim, and D.S. Shin: Extracting the inherent ideality factor of a diode from electrical current–voltage characteristics. *Electronics Letters*, 59:e13046, 2023. https://doi.org/10.1049/ell2.13046.
Rodríguez Martín, M.: *Introducción al cálculo fraccionario y a los modelos de crecimiento tumoral clásicos y fraccionarios*, 2020. https://hdl.handle.net/20.500.14352/10129, Trabajo Final de Grado, Universidad Complutense de Madrid.
Sze, S.M. and M.K. Lee: *Semiconductor Devices: Physics and Technology*. John Wiley & Sons, 3rd edition, 2012, ISBN 978-0470-53794-7. https://share.google/1VeduOtIefalMzHUG.
Toghani, Z. and L. Gaggero: Generalized Fractional Differential Ring, 2021. https://doi.org/10.48550/arXiv.2102.13348.
Tweneboah-Koduah, D., T. Prechi Botcheay, and M. Lobnibe Arah: Globalization, renewable energy consumption and sustainable development. *Cogent Social Sciences*, 9(1), 2023. https://doi.org/10.1080/23311886.2023.2223399.
Vázquez, L. y M. Pilar Velasco: *El cálculo fraccionario como instrumento de modelización*, 2011. https://www.ucm.es/data/cont/docs/143-2013-10-07-el%20c%C3%A1lculo%20fraccionario.pdf, Prepublicaciones del Departamento de Matemática Aplicada, Universidad Complutense de Madrid.
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- 2024-12-12 (2)
- 2025-07-29 (1)
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