キャリア濃度とは？

キャリア濃度は、半導体を通過するために利用可能な電子の数です。 半導体は、エネルギー源が適用されたときに電気を伝導する電子デバイスです。 結晶またはアモルファス、または非結晶材料が製造され、半導体材料が形成されます。 ドーパントと呼ばれる微量の金属分子を追加して、電流を輸送するための電子を追加できます。

分子は、常に動いている電子のリングまたはシェルに囲まれた中心核で構成されています。 ドナーと呼ばれるいくつかの材料は、電流または日光によって除去される可能性がある電子を核から比較的遠くに持っています。 アクセプターと呼ばれる異なる分子は、外殻に電子がなく、存在する自由電子を受け取ることができます。 半導体は、結晶またはアモルファス材料に配置されたドナー分子とアクセプター分子を使用します。 アクセプター材料の電子のためのスペースは、しばしばホールと呼ばれます。

シリコンは、結晶とアモルファスの両方が、半導体に一般的に使用されています。 いくつかの電子を異なる温度で純粋な物質として伝達できます。 これは、固有のキャリア濃度として知られています。 真性濃度が非常に低いため、純粋なシリコンが半導体として使用されることはほとんどありません。 ゲルマニウムや炭化ケイ素などの他の材料は、より高い固有キャリア濃度を持ち、純粋な半導体として使用できます。

少量のドーパントは、半導体の特性を変化させ、抵抗の少ない電子の流れを可能にします。 ドープされた半導体の電子容量の測定は、外因性キャリア濃度として知られています。 この値は、電子回路内の半導体の電気的特性を計算するために使用されます。 ドーピングの制御によるキャリア濃度の変化は、半導体の電気特性に影響します。

半導体には3つのセクションがあります。 伝導帯は、過剰な電子を持つ微量分子がドープされた材料です。 通常、ドーピングのない純粋な材料であるギャップ材料が中央に配置されます。 最後の層は原子価層で、電子が不足している微量分子が材料にドープされています。

電子デバイス以外の半導体には、多くの一般的な用途があります。 ソーラーパネルは、電気回路に接続されたアモルファスシリコンセルで構成されています。 太陽光のエネルギーは、シリコン半導体を通過する伝導帯に電子を放出し、電流を生成します。 ソーラーパネルから作られた電気は、通常、後で使用するためにバッテリーバンクを充電するために使用されます。

発光ダイオード（LED）は、家庭、企業、車両の照明に使用される一般的なデバイスです。 電流は、電子がドーパントを通過するときに可視光を発するドーパントを含む半導体を活性化します。 LEDは過剰な熱をほとんど発生せず、エネルギー効率が高く、寿命が長くなります。