Majoritätsladungsträger

Majoritätsladungsträger ist die Bezeichnung der Ladungsträgerart eines dotierten Halbleiters, die aufgrund der Dotierung häufiger vorkommt als die Minoritätsladungsträger. Bei n-Dotierung sind Elektronen die Majoritätsladungsträger, bei p-Dotierung sind es Defektelektronen (auch Löcher genannt).

Je nach Halbleitermaterial und Dotierungselement kann es vorkommen, dass bei Raumtemperatur praktisch alle Donatoren bzw. Akzeptoren ionisiert sind (Störstellenerschöpfung):

<math>N_\mathrm{D}^+ = N_\mathrm{D}</math> bzw.

<math>N_\mathrm{A}^- = N_\mathrm{A}</math>

mit den Anzahlen

• <math>N_\mathrm{D}^+</math> der ionisierten bzw. <math>N_\mathrm{D}</math> aller (ionisierten und neutralen) Donator-Atome
• <math>N_\mathrm{A}^-</math> der ionisierten bzw. <math>N_\mathrm{A}</math> aller (ionisierten und neutralen) Akzeptor-Atome.

Dies führt im Fall einer Einfach-Dotierung (nur eine Dotierungsart vorhanden) deutlich größer der Eigenleitungsdichte <math>n_\mathrm{i}</math> des Halbleiters (<math>N_\mathrm{D}^+ \gg n_\mathrm{i}</math> bzw. <math>N_\mathrm{A}^- \gg n_\mathrm{i}</math>) zu:

• einer Majoritätsladungsträger-Konzentration <math>n</math> (der Elektronen) im n-Gebiet:<ref name="Thuselt"/>

  <math>n = \frac{N_\mathrm{D}^+}{2} + \sqrt{\left(\frac{N_\mathrm{D}^+}{2}\right)^2 + n_\mathrm{i}^2}

\approx N_\mathrm{D}^+ = N_\mathrm{D} = \mathrm{konst.}</math>

• einer Majoritätsladungsträger-Konzentration <math>p</math> (der Defektelektronen) im p-Gebiet:<ref name="Thuselt"/>

  <math>p = \frac{N_\mathrm{A}^-}{2} + \sqrt{\left(\frac{N_\mathrm{A}^-}{2}\right)^2 + n_\mathrm{i}^2}

\approx N_\mathrm{A}^- = N_\mathrm{A}=\mathrm{konst.}</math>

Literatur

• Albrecht Möschwitzer, Klaus Lunze: Halbleiterelektronik. Lehrbuch. 2., bearb. Auflage. Verl. Technik, Berlin 1975, DNB 200142224. 

Einzelnachweise

<references> <ref name="Thuselt"> Frank Thuselt: Physik der Halbleiterbauelemente : einführendes Lehrbuch für Ingenieure und Physiker. Springer, Berlin/Heidelberg/New York 2005, ISBN 3-540-22316-9, S. 68 ff.  </ref> </references>