Kaj so presežni nosilci v polprevodnikih?
Presežni nosilci v polprevodnikih:podrobnejši pogled
Presežni nosilci v polprevodnikih so elektroni in luknje ki so prisotne v materialu nad svojimi ravnotežnimi koncentracijami . To pomeni, da so "dodatni" nosilci, ki jih v običajnih pogojih običajno ni.
Tukaj je razčlenitev:
Normalno stanje:
* Intrinzični polprevodniki (kot čisti silicij ali germanij) imajo uravnoteženo število elektronov v prevodnem pasu in lukenj v valenčnem pasu, ki ga določa temperatura materiala. To je stanje ravnovesja.
* Ekstrinzični polprevodniki (dopirani z nečistočami) imajo neravnovesje elektronov in lukenj zaradi dopantnih atomov. Vendar še vedno obstaja ravnotežna koncentracija vsake vrste nosilca.
V poštev pridejo presežni nosilci:
* Zunanji dražljaji: Ko se uporabijo zunanji viri energije, kot so svetloba (fotoni) ali električno polje, lahko vzbudijo elektrone iz valenčnega pasu v prevodni pas in ustvarijo pare elektron-luknja. Posledica tega je presežek elektronov v prevodnem pasu in lukenj v valenčnem pasu.
* Injekcija: V napravah, kot so diode ali tranzistorji, se nosilci vbrizgajo iz ene regije v drugo, kar povzroči presežek nosilcev v sprejemni regiji.
Ključne točke o presežnih prevoznikih:
* Življenjska doba: Odvečni nosilci imajo omejeno življenjsko dobo. Sčasoma se rekombinirajo s svojo nasprotno vrsto (elektron z luknjo) in se vrnejo v ravnotežno stanje. Življenjsko dobo določajo dejavniki, kot so temperatura, koncentracija dopinga in napake v materialu.
* Difuzija: Odvečni nosilci ponavadi difundirajo iz območij z višjo koncentracijo v nižjo koncentracijo. Ta proces je ključen v polprevodniških napravah, saj pomaga prenašati naboj in prispeva k tokovnemu toku.
* Pomembnost: Odvečni nosilci so bistveni za delovanje številnih polprevodniških naprav. Odgovorni so za:
* Trenutni tok: Delujejo kot nosilci naboja v napravah, kot so diode, tranzistorji in sončne celice.
* Fotoprevodnost: Povečana prevodnost polprevodnika zaradi prisotnosti odvečnih nosilcev, ki jih ustvarja svetloba.
* Emisija svetlobe: Pri svetlečih diodah (LED) rekombinacija odvečnih nosilcev povzroči emisijo svetlobe.
Na kratko:
Presežni nosilci so začasna neravnovesja v koncentracijah elektronov in lukenj v polprevodniku. Ustvarjeni so z zunanjimi dražljaji ali vbrizgavanjem in igrajo ključno vlogo pri delovanju številnih polprevodniških naprav. Razumevanje presežnih nosilcev in njihovega obnašanja je bistveno za razumevanje temeljnega delovanja polprevodniške elektronike.