Hvad er transportørkoncentration?
Bærerkoncentration er antallet af elektroner, der er tilgængelige til at passere gennem en halvleder. En halvleder er en elektronisk enhed, der leder elektricitet, når der anvendes en energikilde. Krystaller eller amorfe eller ikke-krystallinske materialer fremstilles til dannelse af halvledermateriale. Spormængder af metalmolekyler, kaldet dopingmidler, kan tilsættes for at give ekstra elektroner til transport af elektrisk strøm.
Et molekyle består af en central kerne omgivet af ringe eller skaller af elektroner, der konstant er i bevægelse. Nogle materialer, kaldet donorer, har en elektron relativt langt væk fra kernen, der kan frigøres af elektriske strømme eller sollys. Forskellige molekyler, kaldet acceptorer, mangler et elektron i den ydre skal og kan tage frie elektroner, der er til stede. En halvleder bruger donor- og acceptormolekyler placeret i krystallinsk eller amorft materiale. Rum til elektroner i acceptormaterialer benævnes ofte huller.
Silicium, både krystallinsk og amorft, bruges ofte til halvledere. Det kan transmittere nogle elektroner som et rent materiale ved forskellige temperaturer. Dette er kendt som den iboende bærerkoncentration. Rent silicium bruges sjældent som halvleder, fordi den iboende koncentration er ret lav. Andre materialer, såsom germanium eller siliciumcarbid, har en højere indre bærerkoncentration og kan bruges som rene halvledere.
Små mængder dopingmidler kan ændre egenskaberne for en halvleder og tillade elektronstrøm med mindre modstand. Målingen af elektronkapacitet for dopede halvledere er kendt som den ekstrinsiske bærerkoncentration. Denne værdi bruges til at beregne halvlederens elektriske egenskaber i et elektronisk kredsløb. Ændringer i bærerkoncentration fra styring af doping vil påvirke halvlederens elektriske egenskaber.
En halvleder indeholder tre sektioner. Ledningsbåndet er materiale, der er doteret med spormolekyler, der har overskydende elektroner. Hullemateriale, normalt et rent materiale uden doping, placeres i midten. Det sidste lag er valenslaget, hvor materiale er doteret med spormolekyler, der mangler elektroner.
Der er mange almindelige anvendelser til halvledere bortset fra elektroniske enheder. Solpaneler består af amorfe siliciumceller forbundet til elektriske kredsløb. Sollysets energi frigiver elektroner i ledningsbåndet, der passerer gennem siliciumhalvledere og skaber en elektrisk strøm. Elektricitet oprettet fra solcellepaneler bruges typisk til at oplade batteribanker til senere brug.
Lysemitterende dioder eller LED'er er almindelige enheder, der bruges til belysning af huse, virksomheder og køretøjer. En elektrisk strøm aktiverer en halvleder, der indeholder dopingmidler, der giver synligt lys, når elektroner passerer gennem dem. LED'er skaber meget lidt overskydende varme, er energieffektive og har lang brugbar levetid.