半導体における過剰キャリアとは何ですか?

半導体の過剰キャリア:詳しく見る

半導体における過剰キャリアは電子と正孔です。 平衡濃度を超えて材料中に存在するもの 。 これは、通常の状態では存在しない「追加の」キャリアであることを意味します。

内訳は次のとおりです。

通常の状態:

* 真性半導体 (純粋なシリコンやゲルマニウムなど) は、材料の温度によって決まる、伝導帯の電子と価電子帯の正孔のバランスの取れた数を持っています。これが平衡状態です。

* 外部半導体 （不純物がドープされた）ドーパント原子により、電子と正孔のアンバランスが生じます。 ただし、各キャリアの種類には依然として平衡濃度が存在します。

過剰なキャリアが影響する場合:

* 外部刺激: 光 (光子) や電場などの外部エネルギー源が適用されると、電子が価電子帯から伝導帯に励起され、電子と正孔のペアが生成されます。これにより、伝導帯に過剰な電子が発生し、価電子帯に正孔が発生します。

* 注射: ダイオードやトランジスタなどのデバイスでは、キャリアがある領域から別の領域に注入され、受信領域に過剰なキャリアが生じます。

過剰な通信事業者に関する重要なポイント:

* 有効期間: 過剰キャリアには寿命が限られています。最終的には反対のタイプ (電子と正孔) と再結合し、平衡状態に戻ります。寿命は、温度、ドーピング濃度、材料の欠陥などの要因によって決まります。

* 拡散: 過剰なキャリアは、高濃度の領域から低濃度の領域に拡散する傾向があります。このプロセスは、電荷の輸送を助け、電流の流れに寄与するため、半導体デバイスにおいて非常に重要です。

* 重要: 過剰なキャリアは、多くの半導体デバイスの機能にとって不可欠です。彼らは以下の責任を負います。

* 電流の流れ: これらは、ダイオード、トランジスタ、太陽電池などのデバイスの電荷キャリアとして機能します。

* 光導電性: 光によって生成される過剰なキャリアの存在により半導体の導電率が増加すること。

* 発光: 発光ダイオード (LED) では、過剰なキャリアの再結合により光が放出されます。

要約:

過剰キャリアは、半導体内の電子と正孔の濃度の一時的な不均衡です。これらは外部刺激または注入によって生成され、多数の半導体デバイスの動作において重要な役割を果たします。過剰キャリアとその挙動を理解することは、半導体エレクトロニクスの基本的な仕組みを理解するために不可欠です。