Qu'est-ce que la concentration des porteurs?
La concentration de porteuse est le nombre d'électrons disponibles pour passer à travers un semi-conducteur.Un semi-conducteur est un dispositif électronique qui conduira l'électricité lorsqu'une source d'énergie est appliquée.Des cristaux ou des matériaux amorphes ou non cristallins sont fabriqués pour former des matériaux semi-conducteurs.Des traces de molécules métalliques, appelées dopants, peuvent être ajoutées pour fournir des électrons supplémentaires pour le transport du courant électrique.
Une molécule est constituée d'un noyau central entouré d'anneaux ou de coquilles d'électrons qui sont constamment en mouvement.Certains matériaux, appelés donneurs, ont un électron relativement loin du noyau qui peut être délogé par les courants électriques ou la lumière du soleil.Différentes molécules, appelées accepteurs, n'ont pas d'électrons dans la coquille extérieure et peuvent prendre des électrons libres qui sont présents.Un semi-conducteur utilise des molécules donneuses et accepteurs placées dans un matériau cristallin ou amorphe.Les espaces pour les électrons dans les matériaux accepteurs sont souvent appelés trous.
Le silicium, à la fois cristallin et amorphe, est couramment utilisé pour les semi-conducteurs.Il peut transmettre certains électrons comme un matériau pur à différentes températures.Ceci est connu sous le nom de concentration intrinsèque des porteurs.Le silicium pur est rarement utilisé comme semi-conducteur car la concentration intrinsèque est assez faible.D'autres matériaux, comme le germanium ou le carbure de silicium, ont une concentration de porteuse intrinsèque plus élevée et peuvent être utilisés comme semi-conducteurs purs.
De petites quantités de dopants peuvent changer les propriétés d'un semi-conducteur et permettre l'écoulement électronique avec moins de résistance.La mesure de la capacité électronique pour les semi-conducteurs dopés est connue sous le nom de concentration de porteuse extrinsèque.Cette valeur est utilisée pour calculer les propriétés électriques du semi-conducteur dans un circuit électronique.Les changements dans la concentration des porteurs du contrôle du dopage affecteront les propriétés électriques du semi-conducteur.
Un semi-conducteur contient trois sections.La bande de conduction est dopée en matériau avec des traces de molécules qui ont un excès d'électrons.Le matériau de l'espace, normalement un matériau pur sans dopage, est placé au milieu.La dernière couche est la couche de valence, où le matériau est dopé avec des molécules de trace dépourvues d'électrons.
Il existe de nombreuses utilisations courantes pour les semi-conducteurs autres que dans les appareils électroniques.Les panneaux solaires sont composés de cellules de silicium amorphes connectées à des circuits électriques.L'énergie de la lumière du soleil libère des électrons dans la bande de conduction qui traverse les semi-conducteurs en silicium et crée un courant électrique.L'électricité créée à partir de panneaux solaires est généralement utilisée pour charger les banques de batterie pour une utilisation ultérieure.
Les diodes électroluminescentes, ou LED, sont des dispositifs courants utilisés pour l'éclairage des maisons, des entreprises et des véhicules.Un courant électrique active un semi-conducteur contenant des dopants qui donnent une lumière visible lorsque les électrons les traversent.Les LED créent très peu de chaleur excessive, sont éconergétiques et ont de longues durées de vie.