Es gibt zwei anerkannte Arten von Ladungsträgern in Halbleitern. Eines sind Elektronen, die eine negative elektrische Ladung tragen. Darüber hinaus ist es zweckmäßig, die wandernden Leerstellen in der Valenzbandelektronenpopulation (Löcher) als zweiten Typ von Ladungsträgern zu behandeln, die eine positive Ladung tragen, deren Größe der eines Elektrons entspricht.
Trägererzeugung und Rekombinationbearbeiten
Wenn ein Elektron auf ein Loch trifft, rekombinieren sie und diese freien Träger verschwinden effektiv. Die freigesetzte Energie kann entweder thermisch sein, den Halbleiter aufheizen (thermische Rekombination, eine der Quellen der Abwärme in Halbleitern) oder als Photonen freigesetzt werden (optische Rekombination, die in LEDs und Halbleiterlasern verwendet wird). Die Rekombination bedeutet, dass ein Elektron, das vom Valenzband zum Leitungsband angeregt wurde, in den leeren Zustand im Valenzband, den so genannten Löchern, zurückfällt. Die Löcher sind der leere Zustand, der im Valenzband entsteht, wenn ein Elektron angeregt wird, nachdem es etwas Energie erhalten hat, um die Energielücke zu überbrücken.
Majoritäts- und Minoritätsträger
Die häufiger vorkommenden Ladungsträger werden Majoritätsträger genannt, die in erster Linie für den Stromtransport in einem Stück Halbleiter verantwortlich sind. In Halbleitern vom n-Typ sind sie Elektronen, während sie in Halbleitern vom p-Typ Löcher sind. Die weniger häufig vorkommenden Ladungsträger werden Minoritätsträger genannt; In Halbleitern vom n-Typ sind sie Löcher, während sie in Halbleitern vom p-Typ Elektronen sind.
In einem intrinsischen Halbleiter, der keine Verunreinigung enthält, sind die Konzentrationen beider Trägertypen idealerweise gleich. Wenn ein intrinsischer Halbleiter mit einer Donorverunreinigung dotiert ist, sind die Majoritätsträger Elektronen. Wenn der Halbleiter mit einer Akzeptorverunreinigung dotiert ist, dann sind die Majoritätsträger Löcher.
Minoritätsträger spielen eine wichtige Rolle in Bipolartransistoren und Solarzellen. Ihre Rolle in Feldeffekttransistoren (FETs) ist etwas komplexer: Ein MOSFET hat beispielsweise p- und n-Bereiche. Die Transistorwirkung betrifft die Majoritätsträger der Source- und Drain-Regionen, aber diese Träger durchqueren den Körper des entgegengesetzten Typs, wo sie Minoritätsträger sind. Die durchlaufenden Träger überwiegen jedoch im Übertragungsbereich enorm ihren entgegengesetzten Typ (tatsächlich werden die Träger des entgegengesetzten Typs durch ein angelegtes elektrisches Feld entfernt, das eine Inversionsschicht erzeugt), so dass herkömmlicherweise die Source- und Drain-Bezeichnung für die Träger übernommen wird und FETs als „Majoritätsträger“ bezeichnet werden „Geräte.
Freie Trägerkonzentrationbearbeiten
Die freie Trägerkonzentration ist die Konzentration freier Träger in einem dotierten Halbleiter. Sie ist der Trägerkonzentration in einem Metall ähnlich und kann zur Berechnung von Strömen oder Driftgeschwindigkeiten in gleicher Weise verwendet werden. Freie Träger sind Elektronen (oder Löcher), die durch Dotierung direkt in das Leitungsband (oder Valenzband) eingebracht wurden und thermisch nicht gefördert werden. Aus diesem Grund wirken Elektronen (Löcher) nicht als Doppelträger, indem sie Löcher (Elektronen) im anderen Band hinterlassen. Mit anderen Worten, Ladungsträger sind Teilchen / Elektronen, die sich frei bewegen können (die Ladung tragen).
