Проблеми концентрації зарядного носія в напівпровідниках: методи та приклади

Розуміння концентрації зарядного носія в напівпровідниках є важливим для проектування електронних пристроїв. У статті розглянуто загальні методи та наведено приклади вирішення проблем, пов’язаних з ними.

Основні поняття концентрації зарядного носія

Концентрація зарядного носія відноситься до кількості вільних електронів або отворів в напівпровідниковому матеріалі. Вона впливає на електропровідність і продуктивність пристрою. Типові концентрації діапазону від 10¹³] до 10¹⁹] перевізники на кубічний сантиметр.

Методика розв’язання проблем концентрації

Для визначення концентрацій зарядного носія застосовуються декілька способів:

Закон про дію: Відновлює концентрацію електронів та отвору через концентрацію внутрішньоінженер.
Фермі-Дірак Статистика: Забезпечує детальні розрахунки на основі розподілу енергії.
Equilibrium Умови: Використання рівнів допінгу та температури для пошуку щільності носія.

Приклад Проблем і розчин

Насадка силіконового напівпровідника додається з донорами при концентрації 10¹⁶ cm^]-3]. Температура кімнатної температури, а внутрішня концентрація носія кремнію 1,5 × 10¹⁰]] cm^{-3]-3]. Знайдіть вільний концентрацію електрона.}

Використання закону про масову дію:

n²]

З моменту допінгу нетипові більшість носіїв є електронами, а концентрацію електрона n приблизно дорівнює концентрації донора:

// // // ^{].—————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————}

Концентрація отвору p] може бути знайдена як:

^{p = n^{]i²] / n ≈ (1.5 × 10¹⁰]]^]2 / 10^{16^]]}4^]]]}]}