Hvad er bærekoncentration?

Bærekoncentration er antallet af tilgængelige elektroner til at passere gennem en halvleder.En halvleder er en elektronisk enhed, der vil udføre elektricitet, når der anvendes en energikilde.Krystaller eller amorfe eller ikke-krystallinske materialer fremstilles til dannelse af halvledermateriale.Sporemængder af metalmolekyler, kaldet dopingmidler, kan tilsættes for at tilvejebringe 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 et elektron relativt langt væk fra kernen, der kan løsrives af elektriske strømme eller sollys.Forskellige molekyler, kaldet acceptorer, mangler en 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 omtales ofte som huller.

Silicium, både krystallinsk og amorf, bruges ofte til halvledere.Det kan overføre nogle elektroner som et rent materiale ved forskellige temperaturer.Dette er kendt som den iboende bærerkoncentration.Ren silicium bruges sjældent som en halvleder, fordi den iboende koncentration er ret lav.Andre materialer, som germanium eller siliciumcarbid, har en højere iboende bærerkoncentration og kan bruges som rene halvledere.

Lille mængder dopingmidler kan ændre egenskaberne ved 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 de elektriske egenskaber for halvlederen i et elektronisk kredsløb.Ændringer i bærekoncentrationen fra at kontrollere doping vil påvirke de elektriske egenskaber ved halvlederen.

En halvleder indeholder tre sektioner.Ledningsbåndet er materiale dopet med spormolekyler, der har overskydende elektroner.Gapmateriale, normalt et rent materiale uden doping, placeres i midten.Det sidste lag er valenslaget, hvor materiale er dopet med spormolekyler, der mangler elektroner.

Der er mange almindelige anvendelser til andre halvledere end i elektroniske enheder.Solpaneler består af amorfe siliciumceller forbundet til elektriske kredsløb.Sollys energi frigiver elektroner i ledningsbåndet, der passerer gennem Silicon Semiconductors og skaber en elektrisk strøm.Elektricitet oprettet af solcellepaneler bruges typisk til at oplade batteribanker til senere brug.

Lysemitterende dioder eller LED'er er almindelige enheder, der bruges til belysning af hjem, 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 nyttige levetid.