Войти
В физике носитель заряда - это частица или квазичастица, которая может свободно перемещаться, несущая электрический заряд, особенно частицы, которые несут электрические заряды в электрических проводниках. Примерами являются электроны, ионы и дырки. В проводящей среде электрическое поле может воздействовать на эти свободные частицы силой, вызывая результирующее движение частиц через среду; это то, что составляет электрический ток. В проводящей среде частицы служат для переноса заряда:
Можно видеть, что в некоторых проводниках, таких как ионные растворы и плазма, есть положительные и отрицательные носители заряда, поэтому электрический ток в них состоит из двух полярностей носителей движется в противоположных направлениях. В других проводниках, таких как металлы, есть только носители заряда одной полярности, поэтому электрический ток в них просто состоит из носителей заряда, движущихся в одном направлении.
В полупроводниках есть два признанных типа носителей заряда. Один - это электроны, которые несут отрицательный электрический заряд. Кроме того, бегущие вакансии в валентной зоне электронной заселенности (дырки ) удобно рассматривать как второй тип носителей заряда, которые несут положительный заряд, равный по величине электрона.
Когда электрон встречается с дыркой, они рекомбинируют, и эти свободные носители эффективно исчезают. Выделяемая энергия может быть либо тепловой, нагревая полупроводник (тепловая рекомбинация, один из источников отходящего тепла в полупроводниках), либо выделяться в виде фотонов (оптическая рекомбинация, используется в светодиоды и полупроводниковые лазеры ). Рекомбинация означает, что электрон, который был возбужден из валентной зоны в зону проводимости, возвращается в пустое состояние в валентной зоне, известное как дырки. Дырки - это пустое состояние, создаваемое в валентной зоне, когда электрон возбуждается после получения некоторой энергии, чтобы преодолеть запрещенную зону.
Более распространенные носители заряда называются основными носителями, которые в первую очередь ответственны за перенос тока в части полупроводника.. В полупроводниках n-типа они являются электронами, тогда как в полупроводниках p-типа они являются дырками. Менее распространенные носители заряда называются неосновными носителями ; в полупроводниках n-типа они являются дырками, а в полупроводниках p-типа - электронами.
В собственном полупроводнике, который не содержит никаких примесей, концентрации обоих типов носителей идеально равны. Если собственный полупроводник легирован донорной примесью, то основными носителями являются электроны. Если полупроводник легирован акцепторной примесью, то основными носителями являются дырки.
Меньшие носители играют важную роль в биполярных транзисторах и солнечных элементах. Их роль в полевых транзисторах (FET) немного сложнее: например, MOSFET имеет области p-типа и n-типа. В действие транзистора вовлекаются основные носители областей истока и стока, но эти носители проходят через тело противоположного типа, где они являются неосновными носителями. Тем не менее, пересекающих носителей намного больше, чем их противоположного типа в области переноса (фактически, носители противоположного типа удаляются приложенным электрическим полем, которое создает инверсионный слой ), поэтому условно обозначение истока и стока для носители приняты, и полевые транзисторы называют устройствами "основной несущей".
Концентрация свободных носителей - это концентрация свободных носителей в легированном полупроводнике. Он похож на концентрацию носителей в металле и может использоваться для расчета токов или скоростей дрейфа таким же образом. Свободные носители представляют собой электроны (или дырки ), которые были введены непосредственно в зону проводимости (или валентную зону ) путем легирования и не продвигаются термически. По этой причине электроны (дырки) не будут действовать как двойные носители, оставляя дырки (электроны) в другой зоне. Другими словами, носители заряда - это частицы / электроны, которые могут свободно перемещаться (переносить заряд).
