Τι είναι η συγκέντρωση φορέα;

Η συγκέντρωση φορέα είναι ο αριθμός των διαθέσιμων ηλεκτρονίων για να περάσει μέσω ενός ημιαγωγού.Ένας ημιαγωγός είναι μια ηλεκτρονική συσκευή που θα διεξάγει ηλεκτρική ενέργεια όταν εφαρμόζεται πηγή ενέργειας.Κρύσταλλοι ή άμορφα ή μη κρυσταλλικά υλικά κατασκευάζονται για να σχηματίσουν υλικό ημιαγωγού.Τα ιχνοστοιχεία μεταλλικών μορίων, που ονομάζονται dopants, μπορούν να προστεθούν για να παρέχουν επιπλέον ηλεκτρόνια για τη μεταφορά ηλεκτρικού ρεύματος. Το μόριο αποτελείται από κεντρικό πυρήνα που περιβάλλεται από δαχτυλίδια ή κελύφη ηλεκτρονίων που βρίσκονται συνεχώς σε κίνηση.Ορισμένα υλικά, που ονομάζονται δωρητές, έχουν ένα ηλεκτρόνιο σχετικά μακριά από τον πυρήνα που μπορεί να απομακρυνθεί από ηλεκτρικά ρεύματα ή ηλιακό φως.Διαφορετικά μόρια, που ονομάζονται δέκτες, στερούνται ηλεκτρονίου στο εξωτερικό κέλυφος και μπορούν να πάρουν δωρεάν ηλεκτρόνια που υπάρχουν.Ένας ημιαγωγός χρησιμοποιεί μόρια δότη και δέκτη τοποθετημένα σε κρυσταλλικό ή άμορφο υλικό.Οι χώροι για τα ηλεκτρόνια στα υλικά αποδέκτη αναφέρονται συχνά ως τρύπες.

Το πυρίτιο, τόσο κρυσταλλικό όσο και άμορφο, χρησιμοποιείται συνήθως για τους ημιαγωγούς.Μπορεί να μεταδώσει μερικά ηλεκτρόνια ως καθαρό υλικό σε διαφορετικές θερμοκρασίες.Αυτό είναι γνωστό ως η ενδογενή συγκέντρωση φορέα.Το καθαρό πυρίτιο σπάνια χρησιμοποιείται ως ημιαγωγός επειδή η εγγενής συγκέντρωση είναι αρκετά χαμηλή.Άλλα υλικά, όπως το γερμανικό ή το καρβίδιο του πυριτίου, έχουν υψηλότερη ενδογενή συγκέντρωση φορέα και μπορούν να χρησιμοποιηθούν ως καθαροί ημιαγωγοί.Η μέτρηση της χωρητικότητας ηλεκτρονίων για τους ημιαγωγούς με προσδιορισμό είναι γνωστή ως η εξωγενής συγκέντρωση φορέα.Αυτή η τιμή χρησιμοποιείται για τον υπολογισμό των ηλεκτρικών ιδιοτήτων του ημιαγωγού σε ένα ηλεκτρονικό κύκλωμα.Οι μεταβολές στη συγκέντρωση φορέα από τον έλεγχο του ντόπινγκ θα επηρεάσουν τις ηλεκτρικές ιδιότητες του ημιαγωγού.

Ένας ημιαγωγός περιέχει τρία τμήματα.Η ζώνη αγωγιμότητας είναι υλικό με μοτίβα ιχνοστοιχείων που έχουν υπερβολικά ηλεκτρόνια.Το υλικό Gap, συνήθως ένα καθαρό υλικό χωρίς ντόπινγκ, τοποθετείται στη μέση.Το τελευταίο στρώμα είναι το στρώμα σθένους, όπου το υλικό προκαλείται από ίχνη μόρια που δεν έχουν ηλεκτρόνια.

Υπάρχουν πολλές κοινές χρήσεις για τους ημιαγωγούς εκτός από τις ηλεκτρονικές συσκευές.Τα ηλιακά πάνελ αποτελούνται από άμορφα κύτταρα πυριτίου που συνδέονται με ηλεκτρικά κυκλώματα.Η ενέργεια του ηλιακού φωτός απελευθερώνει ηλεκτρόνια στη ζώνη αγωγιμότητας που διέρχεται από τους ημιαγωγούς πυριτίου και δημιουργεί ένα ηλεκτρικό ρεύμα.Η ηλεκτρική ενέργεια που δημιουργείται από ηλιακούς συλλέκτες χρησιμοποιείται τυπικά για τη φόρτιση των τραπεζών μπαταριών για μεταγενέστερη χρήση.

Διόδες εκπομπής φωτός ή LED, είναι κοινές συσκευές που χρησιμοποιούνται για τα σπίτια φωτισμού, τις επιχειρήσεις και τα οχήματα.Ένα ηλεκτρικό ρεύμα ενεργοποιεί έναν ημιαγωγό που περιέχει τα προσιτά που δίνουν ορατό φως όταν τα ηλεκτρόνια περνούν από αυτά.Οι λυχνίες LED δημιουργούν πολύ λίγη υπερβολική θερμότητα, είναι ενεργειακά αποδοτικά και έχουν μακρές χρήσιμες διάρκεια ζωής.