在物理学中,载流子指可以自由移动的带有电荷的物质微粒,如电子和离子。在半导体中,存在两种载流子,电子以及电子流失导致共价键上留下的空位(空穴)均被视为载流子。通常N型半导体中指自由电子,P型半导体中指空穴,它们在电场作用下能作定向运动,形成电流。
载流子的浓度是决定半导体电导率大小的主要因素,其单位是原子/cm3。在本征半导体中,电子和空穴的浓度是相等的。而在含有杂质和晶格缺陷的半导体中,电子和空穴的浓度不相等。
中文名称:载流子浓度。
英文名称:carrier concentration。
定义:单位体积的载流子数目。在室温无补偿存在的条件下等于电离杂质的浓度。
例如,常温下金属中,电子热运动的速度的数量级达每秒数百公里!
仔细看这种无规运动,你会发现,任意时刻,各个粒子的运动方向是随机的。如果将这些粒子的速度矢量加起来,结果几乎为零。
给导体加上一个电场,电子在无规运动基础上,叠加了一种定向运动。假设某段时间,电场向左,则电子的运动看起来是下面这样的,红色小球代表晶格上的金属原子,快速运动的小点代表自由电子。
300K。
半导体材料中的载流子浓度直接决定着半导体的导电能力,因此要制造出符合要求的半导体器件,必须定量地研究载流子浓度的影响因素,半导体中有空穴和电子两种载流子,半导体中的电流是这两种载流子定向移动形成的电流之和。
载流子浓度注意事项
对于电子,当能量增大时,由于费米-狄拉克函数迅速趋于零,因此可将积分上限设定为+∞而不必使用导带顶能量。空穴同理反之。
半导体:0K时,价带被电子填满,导带空白,且禁带较窄的晶体是半导体。半导体在常温(例如300K)时就有一定量电子在导带中,温度升高时,更多电子受激跃入导带,导电能力明显增强。
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