Η κατανόηση της συγκέντρωσης των φορέων φόρτισης σε ημιαγωγούς είναι απαραίτητη για το σχεδιασμό ηλεκτρονικών συσκευών.

Βασικές έννοιες της συγκέντρωσης φορέα χρέωσης

Η συγκέντρωση φορέα φόρτισης αναφέρεται στον αριθμό των ελεύθερων ηλεκτρονίων ή οπών σε ένα υλικό ημιαγωγών. Επηρεάζει την απόδοση της ηλεκτρικής αγωγιμότητας και της συσκευής. Τυπικές συγκεντρώσεις κυμαίνονται από [10[13 έως 1019 φορείς ανά κυβικό εκατοστό.

Τεχνικές για τη Λύση των Προβλημάτων Συγκέντρωσης

Χρησιμοποιούνται διάφορες μέθοδοι για τον προσδιορισμό των συγκεντρώσεων μεταφοράς φορτίου, συμπεριλαμβανομένων:

  • Νόμος δράσης Μάσσας: Επαναλαμβάνει τις συγκεντρώσεις ηλεκτρονίων και οπών μέσω της εγγενούς συγκέντρωσης φορέα.
  • Fermi-Dirac Statistics: Παρέχει λεπτομερείς υπολογισμούς με βάση τις διανομές ενέργειας.
  • Συνθήκες Εξουδετέρωσης: Χρησιμοποιεί επίπεδα ντοπάρισμα και θερμοκρασία για να βρει πυκνότητες φορέα.

Παράδειγμα προβλήματος και λύσης

Ας υποθέσουμε ότι ένας ημιαγωγός πυριτίου είναι ντοπαρισμένος με δότες σε συγκέντρωση 1016 cm-3]]. Η θερμοκρασία είναι θερμοκρασία δωματίου και η εγγενής συγκέντρωση του πυριτίου είναι 1.5 × 1010 cm-3]].

Χρησιμοποιώντας το νόμο για τη μαζική δράση:

n × p = ni2]

Δεδομένου ότι ο ν-τύπος ν είναι, οι φορείς πλειοψηφίας είναι ηλεκτρόνια, και η συγκέντρωση ηλεκτρονίων n περίπου ισούται με τη συγκέντρωση δότη:

n ⁇ 1016 cm-3]

Η συγκέντρωση οπής p μπορεί να βρεθεί ως:

p = n[i2 / n ⁇ (1.5 × 10]]10]]2 / 10]16 ⁇ 2.25 × 10]4