Što je koncentracija nosača?

Koncentracija nosača je broj elektrona dostupnih za prolazak kroz poluvodič. Poluvodič je elektronički uređaj koji će provoditi električnu energiju kada se primijeni izvor energije. Kristali ili amorfni, ili nekristalni materijali se proizvode da tvore poluvodički materijal. Količine u tragovima molekula metala, koje se nazivaju dopanti, mogu se dodati kako bi se osigurale dodatne elektrone za prijenos električne struje.

Molekula se sastoji od središnje jezgre okružene prstenovima ili ljuskama elektrona koji su stalno u pokretu. Neki materijali, koji se nazivaju donori, imaju elektron relativno daleko od jezgre koji se može pomaknuti električnim strujama ili sunčevom svjetlošću. Različite molekule, zvane akceptori, nemaju elektron u vanjskoj ljusci i mogu uzeti slobodne elektrone koji su prisutni. Poluvodič koristi molekule donora i akceptora smještene u kristalni ili amorfni materijal. Prostori za elektrone u akceptorskim materijalima često se nazivaju rupama.

Silicij, i kristalni i amorfni, obično se koristi za poluvodiče. Može prenositi neke elektrone kao čisti materijal na različitim temperaturama. To je poznato kao intrinzična koncentracija nosača. Čisti silicij se rijetko koristi kao poluvodič jer je intrinzična koncentracija prilično niska. Drugi materijali, poput germanija ili silicij karbida, imaju veću koncentraciju intrinzičnog nosača i mogu se koristiti kao čisti poluvodiči.

Male količine dodataka mogu promijeniti svojstva poluvodiča i omogućiti protok elektrona s manjim otporom. Mjerenje kapaciteta elektrona za dopirane poluvodiče poznato je kao ekstrinzična koncentracija nosača. Ova vrijednost se koristi za izračunavanje električnih svojstava poluvodiča u elektroničkom krugu. Promjene u koncentraciji nosača uslijed kontrole dopinga utjecat će na električna svojstva poluvodiča.

Poluvodič sadrži tri sekcije. Pojas vodljivosti je materijal dopiran molekulama u tragovima koje imaju višak elektrona. Gap materijal, obično čisti materijal bez dopinga, stavlja se u sredinu. Posljednji sloj je valentni sloj, gdje je materijal dopiran molekulama u tragovima kojima nedostaju elektroni.

Postoje mnoge uobičajene upotrebe za poluvodiče osim u elektroničkim uređajima. Solarni paneli se sastoje od amorfnih silikonskih ćelija spojenih na električne krugove. Energija sunčeve svjetlosti oslobađa elektrone u vodljivom pojasu koji prolazi kroz silicijeve poluvodiče i stvara električnu struju. Električna energija proizvedena iz solarnih panela obično se koristi za punjenje baterija za kasniju upotrebu.

Svjetleće diode ili LED diode uobičajeni su uređaji koji se koriste za osvjetljavanje domova, poduzeća i vozila. Električna struja aktivira poluvodič koji sadrži dodatke koji daju vidljivu svjetlost kada elektroni prolaze kroz njih. LED diode stvaraju vrlo malo suvišne topline, energetski su učinkovite i imaju dug životni vijek.