minderheidsdrager

Minderheidsdrager is een term uit de halfgeleiderfysica die verwijst naar de ladingdrager die in een gep foliseerde of gedoteerde halfgeleider in lagere concentratie voorkomt. In een p-type materiaal zijn elektronen de minderheidsdragers en in een n-type materiaal zijn gaten de minderheidsdragers. De meerderheiddragers zijn respectievelijk gaten in p-type en elektronen in n-type. Ondanks hun lagere concentratie spelen minderheidsdragers een cruciale rol bij PN-juncties en bij het functioneren van veel halfgeleiderapparaten.

Minderheidsdragers worden gegenereerd door warmte en door licht, waarna ze kunnen diffunderen en onder invloed van elektrische velden kunnen drift raken. Ze recombineren met meerderheiddragers of raken in defecten en recombinatiecentra. Een belangrijk kenmerk is de diffusielengte L, die aangeeft hoe ver minderheidsdragers kunnen diffunderen voordat ze recombineren; L wordt gegeven door L = sqrt(D tau), waarbij D de diffusiecoëfficiënt en tau de levensduur is van de minderheidsdrager.

In elektronische apparaten dragen minderheidsdragers bij aan de elektrostatisch en opto-elektronische werking. Bij PN-juncties leveren geïnjecteerde minderheidsdragers diffusie- en onderdiodische stromen en bepalen ze de basisstroom in bipolaire transistoren. Bij fotodetectoren en zonnecellen wordt de door licht gegenereerde minderheidsdragerstroom verzameld als fotocurrent, wat centraal staat voor de efficiëntie van het apparaat.

Onderzoek richt zich op het beheersen van generatie, diffusie en recombinatie door materiaalkeuze, dopingsprofielen, oppervlaktepassivatie en vermindering van recombinatiecentra. Het begrip minderheidsdragers is fundamenteel voor de analyse van diodes, transistors en opto-elektronische toepassingen.