Što su suvišni nosioci u poluvodičima?

Višak nositelja u poluvodičima:Pogled izbliza

Suvišni nositelji u poluvodičima su elektroni i šupljine koji su prisutni u materijalu izvan svojih ravnotežnih koncentracija . To znači da su oni "dodatni" prijenosnici kojih inače nema u normalnim uvjetima.

Evo raščlambe:

Normalno stanje:

* Intrinzični poluvodiči (poput čistog silicija ili germanija) imaju uravnotežen broj elektrona u vodljivom pojasu i šupljina u valentnom pojasu, određen temperaturom materijala. Ovo je stanje ravnoteže.

* Ekstrinzični poluvodiči (dopirani nečistoćama) imaju neravnotežu elektrona i šupljina zbog dopantnih atoma. Međutim, još uvijek postoji ravnotežna koncentracija svake vrste nosača.

Višak prijevoznika dolazi u obzir:

* Vanjski podražaji: Kada se primjenjuju vanjski izvori energije poput svjetlosti (fotona) ili električnog polja, oni mogu pobuditi elektrone iz valentnog pojasa u vodljivi pojas, stvarajući parove elektron-rupa. To rezultira viškom elektrona u vodljivom pojasu i šupljinama u valentnom pojasu.

* Injekcija: U uređajima poput dioda ili tranzistori, nosioci se ubrizgavaju iz jednog područja u drugo, što dovodi do viška nositelja u području primanja.

Ključne točke o prekomjernim prijevoznicima:

* Životni vijek: Višak nosača ima ograničen vijek trajanja. Oni se na kraju rekombiniraju sa svojom suprotnom vrstom (elektron s rupom) i vraćaju se u ravnotežno stanje. Životni vijek određuju čimbenici poput temperature, koncentracije dopinga i nedostataka materijala.

* Difuzija: Višak nosača ima tendenciju difundiranja iz područja veće koncentracije u područja niže koncentracije. Ovaj je proces ključan u poluvodičkim uređajima jer pomaže u prijenosu naboja i pridonosi protoku struje.

* Važnost: Višak nositelja je bitan za funkcionalnost mnogih poluvodičkih uređaja. Oni su odgovorni za:

* Trenutni protok: Oni djeluju kao nositelji naboja u uređajima kao što su diode, tranzistori i solarne ćelije.

* Fotovodljivost: Povećana vodljivost poluvodiča zbog prisutnosti viška nositelja koje stvara svjetlost.

* Emisija svjetlosti: U svjetlosnim diodama (LED), rekombinacija viška nositelja rezultira emisijom svjetlosti.

Ukratko:

Suvišni nositelji su privremene neravnoteže u koncentracijama elektrona i šupljina u poluvodiču. Generiraju se vanjskim podražajima ili injekcijama i igraju ključnu ulogu u radu brojnih poluvodičkih uređaja. Razumijevanje suvišnih nositelja i njihovog ponašanja bitno je za razumijevanje temeljnog rada poluvodičke elektronike.