ladningbærere

Ladningbærere er partikler eller kvasi-partikler som bærer elektrisk ladning og derfor bidrar til elektrisk strøm i et materiale. De kan være frie elektroner og hull i faste stoffer, ioner i elektrolytter, eller andre ladede partikler som opptrer i forskjellige tilstander. Forståelse av ladningbærere er sentralt for å beskrive elektrisk ledning, mobilitet og spenningsrespons i materialer.

I metaller er hovedbærerne frie elektroner som beveger seg i en metallbånd og som gir høy ledningsevne. I halvledere finnes det to hovedtyper bærere: elektroner i ledningsbåndet og hull i valensbåndet. Antallet bærere bestemmes av temperatur og eventuelle dopingnivåer. I elektrolytter og isolerte væsker er de dominerende bærerne ioner av motsatt ladning, som transporterer strøm gjennom migrasjon.

Ladningbærere reagerer på et pålagt elektrisk felt ved å få en retning i sin drift, samtidig som diffusjon forårsaket av konsentrasjonsskjønn spiller inn ved temperaturnivåer. Viktige egenskaper er mobilitet og konsentrasjon. Ledningsevnen til et materiale kan uttrykkes som σ = e(nμn + pμp) i halvledere, hvor n og p er konsentrasjonene av elektroner og hull, og μn og μp deres mobiliteter. I intrinsiske halvledere er n ≈ p, mens dopning skaper majoritets- og minoritetsbærere og dermed forskjellige ledningsegenskaper.

Måling av ladningbærere skjer ofte via Hall-effekten og kvantitativ vurdering av ledningsevne, mobilitet og bærerkonsentrasjoner. Forståelsen av ladningbærere er avgjørende i design og anvendelser som transistorer, dioder, solceller og batteriteknologi.