Cosa sono i vettori in eccesso nei semiconduttori?

vettori in eccesso nei semiconduttori:uno sguardo più vicino

I vettori in eccesso nei semiconduttori sono elettroni e buchi che sono presenti nel materiale oltre le loro concentrazioni di equilibrio . Ciò significa che sono vettori "extra" che normalmente non sono presenti in condizioni normali.

Ecco una rottura:

Stato normale:

* semiconduttori intrinseci (come il silicio puro o il germanio) hanno un numero bilanciato di elettroni nella banda di conduzione e buchi nella banda di valenza, determinati dalla temperatura del materiale. Questo è lo stato di equilibrio.

* semiconduttori estrinseci (drogato con impurità) hanno uno squilibrio di elettroni e buchi a causa degli atomi droganti. Tuttavia, esiste ancora una concentrazione di equilibrio di ciascun tipo di vettore.

I vettori in eccesso entrano in gioco:

* Stimili esterni: Quando vengono applicate fonti di energia esterna come la luce (fotoni) o un campo elettrico, possono eccitare gli elettroni dalla banda di valenza alla banda di conduzione, creando coppie di buchi elettronici. Ciò si traduce in un eccesso di elettroni nella banda di conduzione e buchi nella banda di valenza.

* Iniezione: In dispositivi come diodi o transistor, i vettori vengono iniettati da una regione all'altra, portando a un eccesso di vettori nella regione ricevente.

Punti chiave sui vettori in eccesso:

* Lifetime: I vettori in eccesso hanno una durata limitata. Alla fine si ricombinano con il loro tipo opposto (elettrone con buco) e tornano allo stato di equilibrio. La vita è determinata da fattori come la temperatura, la concentrazione di doping e i difetti del materiale.

* Diffusione: I portatori in eccesso tendono a diffondersi da aree di maggiore concentrazione a una concentrazione più bassa. Questo processo è cruciale nei dispositivi a semiconduttore in quanto aiuta a trasportare la carica e contribuisce al flusso corrente.

* Importanza: I vettori in eccesso sono essenziali per la funzionalità di molti dispositivi a semiconduttore. Sono responsabili di:

* Flusso di corrente: Agiscono come portatori di carica in dispositivi come diodi, transistor e celle solari.

* fotoconduttività: L'aumento della conduttività di un semiconduttore a causa della presenza di portatori in eccesso generati dalla luce.

* Emissione di luce: Nei diodi a emissione di luce (LED), la ricombinazione di portatori in eccesso provoca l'emissione della luce.

In sintesi:

I portatori in eccesso sono squilibri temporanei nelle concentrazioni di elettroni e fori in un semiconduttore. Sono generati da stimoli esterni o iniezione e svolgono un ruolo cruciale nel funzionamento di numerosi dispositivi a semiconduttore. Comprendere i vettori in eccesso e il loro comportamento è essenziale per comprendere il funzionamento fondamentale dell'elettronica a semiconduttore.