Hay dos tipos reconocidos de portadores de carga en semiconductores. Uno son los electrones, que llevan una carga eléctrica negativa. Además, es conveniente tratar las vacantes itinerantes en la población de electrones de la banda de valencia (agujeros) como un segundo tipo de portador de carga, que lleva una carga positiva igual en magnitud a la de un electrón.
Generación de portadores y recombinacióneditar
Cuando un electrón se encuentra con un agujero, se recombina y estos portadores libres desaparecen efectivamente. La energía liberada puede ser térmica, calentando el semiconductor (recombinación térmica, una de las fuentes de calor residual en semiconductores), o liberada como fotones (recombinación óptica, utilizada en LEDs y láseres semiconductores). La recombinación significa que un electrón que ha sido excitado desde la banda de valencia a la banda de conducción vuelve al estado vacío en la banda de valencia, conocido como los agujeros. Los agujeros son el estado vacío creado en la banda de valencia cuando un electrón se excita después de obtener algo de energía para superar la brecha de energía.
Portadores de mayoría y minoridadeditar
Los portadores de carga más abundantes se denominan portadores de mayoría, que son los principales responsables del transporte de corriente en una pieza de semiconductor. En los semiconductores de tipo n son electrones, mientras que en los semiconductores de tipo p son agujeros. Los portadores de carga menos abundantes se denominan portadores minoritarios; en los semiconductores de tipo n son agujeros, mientras que en los semiconductores de tipo p son electrones.
En un semiconductor intrínseco, que no contiene ninguna impureza, las concentraciones de ambos tipos de portadores son idealmente iguales. Si un semiconductor intrínseco está dopado con una impureza donante, la mayoría de los portadores son electrones. Si el semiconductor está dopado con una impureza aceptor, la mayoría de los portadores son agujeros.
Los portadores minoritarios desempeñan un papel importante en los transistores bipolares y las células solares. Su papel en los transistores de efecto de campo (FETs) es un poco más complejo: por ejemplo, un MOSFET tiene regiones de tipo p y tipo n. La acción del transistor involucra a los portadores mayoritarios de las regiones de origen y de drenaje, pero estos portadores atraviesan el cuerpo del tipo opuesto, donde son portadores minoritarios. Sin embargo, los portadores que atraviesan superan en número a su tipo opuesto en la región de transferencia (de hecho, los portadores de tipo opuesto se eliminan mediante un campo eléctrico aplicado que crea una capa de inversión), por lo que convencionalmente se adopta la designación de fuente y drenaje para los portadores, y los FET se denominan dispositivos de «portador mayoritario».
Concentración de portador libreeditar
La concentración de portador libre es la concentración de portadores libres en un semiconductor dopado. Es similar a la concentración portadora en un metal y para calcular corrientes o velocidades de deriva se puede usar de la misma manera. Los portadores libres son electrones (o agujeros) que se han introducido directamente en la banda de conducción (o banda de valencia) por dopaje y no se promueven térmicamente. Por esta razón, los electrones (agujeros) no actuarán como portadores dobles al dejar agujeros (electrones) en la otra banda. En otras palabras, los portadores de carga son partículas / electrones que se pueden mover libremente (llevan la carga).
