Bærerkonsentrasjonen

Bærerkonsentrasjonen er antallet ladningsbærere per volumenhet som kan delta i elektrisk ledning i et fast stoff. I halvledere består disse bærerne vanligvis av elektroner og hull. Begrepene n og p betegner henholdsvis elektron- og hullkonsentrasjon i et gitt materiale, vanligvis oppgitt i cm^-3. I intrinsiske (uførte) halvledere er n og p omtrent like store og ligget på nivået ni, den intrinsiske bærerkonsentrasjonen.

Ved doping kommer donorer og akseptorer inn i bildet. Donorer gir ekstra elektroner og øker n, mens akseptorer skaper flere hull og øker p. Dette gjør at materialet blir n-type eller p-type, avhengig av dopingen. For intrinsiske materialer følger masse-handlingsforholdet at n p ≈ ni^2 i likevekt, mens dopete materialer kan avvike fra dette produktet avhengig av temperatur og båndstruktur.

Den intrinsiske konsentrasjonen ni avhenger av temperatur og stoffets båndstruktur. Den kan tilnærmes som ni ≈ sqrt(Nc Nv) exp(-Eg / 2kT), der Eg er båndgapet og Nc og Nv er de effektive tetthetene av stater i konduksjons- og valensbåndet. Den totale ledningsevnen til et halvledermateriale er gitt av σ = q (n μn + p μp), hvor μn og μp er mobilitetene til elektroner og hull.

Målemetoder for bærerkonsentrasjonen inkluderer Hall-effekt-målinger og kapasitet-spennings-profilering. Faktorene temperatur, belysning og påtidlig injeksjon kan midlertidig endre bærerkonsentrasjonen gjennom generasjons- og rekombinasjonsprosesser.