La compréhension de la concentration des porteurs de charge dans les semi-conducteurs est essentielle pour concevoir des dispositifs électroniques. Cet article traite des techniques communes et fournit des exemples pour résoudre efficacement les problèmes connexes.

Concepts de base de la concentration du transporteur de droits

La concentration du porteur de charge se réfère au nombre d'électrons libres ou de trous dans un matériau semi-conducteur. Elle influence la conductivité électrique et les performances du dispositif. Les concentrations typiques vont de 1013 à 1019 transporteurs par centimètre cube.

Techniques de résolution des problèmes de concentration

Plusieurs méthodes sont utilisées pour déterminer les concentrations du transporteur de charge, notamment :

  • Mass Action Law:[ Relègue les concentrations d'électrons et de trous à travers la concentration intrinsèque du porteur.
  • Fermi-Dirac Statistics:[ Fournit des calculs détaillés basés sur les distributions d'énergie.
  • Conditions d'équilibre: Utilise les niveaux de dopage et la température pour trouver les densités du porteur.

Exemple de problème et de solution

Supposons qu'un semi-conducteur de silicium soit dopé avec des donneurs à une concentration de 1016 cm-3. La température est la température ambiante, et la concentration porteuse intrinsèque du silicium est 1,5 × 1010 cm]-3. Trouvez la concentration libre d'électrons.

Utilisation de la loi sur l'action de masse:

n × p = ni2

Comme le dopage est de type n, les porteurs majoritaires sont des électrons, et la concentration d'électrons n équivaut approximativement à la concentration du donneur:

n -]16 cm-3

La concentration de trou p peut être trouvée comme suit:

p = n[i2[ / n ↓ (1.5 × 1010][2 / 1016 -4