gatenconcentratie

Gatenconcentratie is de hoeveelheid gaatjes per volume-eenheid in een halfgeleider. Gaatjes zijn de positieve draaggassen die ontstaat wanneer elektronen uit het valentiebandniveau verdwijnen. De eenheid is meestal dragerconcentratie per kubieke centimeter (cm^-3). De gatenconcentratie wordt vaak aangeduid met p en kan samen met de elektronenconcentratie n worden gebruikt om de geleiding van een halfgeleider te beschrijven.

In evenwicht volgt de mass-action wet: n p = n_i^2, waarbij n_i de intrinsieke draagerenconcentratie is van de materiaalsoort bij een gegeven temperatuur. Dit betekent dat als de elektronenconcentratie toeneemt door bijvoorbeeld n-type dopingen, de gatenconcentratie afneemt, en vice versa. De totale geleiding wordt bepaald door de aanwezigheid van zowel elektronen als gaten, maar de meerderheiddragers domineren het gedrag.

Dopingsstoornissen bepalen de gatenconcentratie. Bij p-type halfgeleiders, veroorzaakt door acceptorimpulsen (zoals borium in silicium), is p doorgaans ongeveer gelijk aan de dopingsconcentratie N_A (onder aannames van volledige ionisatie en typische temperaturen). De elektronenconcentratie n is dan ongeveer n_i^2 / p. In n-type halfgeleiders is p veel kleiner dan n en wordt p approximately n_i^2 / N_D. Bij hogere temperaturen stijgt ook n_i en daarmee p en n, waardoor intrinsic gedrag op lange termijn overheerst.

Meetmethoden zoals de Hall-eigenaardige meting en dunnages-CV-profiling worden gebruikt om p te bepalen en de mobiliteit van gaten te schatten. De gatenconcentratie is een cruciale parameter voor de elektrische geleiding en het gedrag van elektronische apparaten zoals diodes en transistoren.