laddningsbärare

Laddningsbärare är partiklar eller kvasi-partiklar som kan bära elektrisk laddning när de rör sig genom ett material. De utgör grunden för elektrisk konduktion och kan vara elektroner eller hål i halvledare, elektroner dominerande i metaller, eller joner i elektrolyter och andra joniska ledare. I halvledare förekommer två huvudtyper laddningsbärare: elektroner som rör sig i konduktionsbandet och hål som uppstår när elektroner lämnar valensbandet. Deras förekomst och egenskaper styr hur bra ett material leder ström.

Mobilitet och koncentration är centrala egenskaper hos laddningsbärare. Mobilitet beskriver hur snabbt en bärare kan röra sig under ett elektriskt fält och definieras vanligen som mu. Koncentrationerna betecknas n för elektroner och p för hål i halvledare. Den elektriska ledningsförmågan hos ett material beräknas ungefär som sigma = q(n mu_n + p mu_p). Både generation och rekombination av bärare påverkar hur många bärare som finns tillgängliga vid given temperatur och dopingnivå.

Laddningsbärare uppvisar drift under ett fält (driftlag) och diffusion från områden med högre till lägre koncentration. Temperatur, dopning, kristallstruktur och bandgap påverkar både mobilitet och bärarkoncentration. I praktiska tillämpningar som transistorer, dioder och solceller utnyttjas styrning av laddningsbärares beteende för att kontrollera elektrisk ström och funktion. Laddningsbärare är också ett centralt begrepp i metalldominerad ledning och i elektrolytiska system, där olika typer av bärare kan dominera beroende på materialets natur.

Sammanfattningsvis beskriver laddningsbärare vilka partiklar som bär elektrisk laddning i ett媒, hur de rör sig och hur deras egenskaper avgör materialets ledningsförmåga och tekniska tillämpningar.