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Minoritätsladungsträger

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Minoritätsladungsträger ist die Bezeichnung der Ladungsträgerart eines dotierten Halbleiters, welche seltener vorkommt als die Majoritätsladungsträger. Die Minoritätsladungsträger sind:

Sie können mittels Oberflächenphotospannung detektiert und quantifiziert werden.

Berechnung der Ladungsträgerdichte

Formelzeichen
NA Akzeptorenkonzentration (Dotierung)
ND Donatorenkonzentration (Dotierung)
NA ionisierte Akzeptoratome
ND+ ionisierte Donatoratome
ni Intrinsische Ladungsträgerdichte
nn Majoritätsladungsträger (bei n-Dotierung)
pn Minoritätsladungsträger (bei n-Dotierung)
pp Majoritätsladungsträger (bei p-Dotierung)
np Minoritätsladungsträger (bei p-Dotierung)
n Dichte der freien Ladungsträger (Elektronen)
p Dichte der freien Ladungsträger (Löcher)
mn effektive Masse der Elektronen
mp effektive Masse der Löcher
WG Energie der Bandlücke
k Boltzmann-Konstante
T absolute Temperatur
h Planck-Konstante
exp Exponentialfunktion

Aus den Gleichungen für die Majoritätsladungsträger-Konzentration <math>p</math> bzw. <math>n</math><ref name="Thuselt"/> für Einfach-Dotierungen deutlich größer der Eigenleitungsdichte <math>n_i</math> des Halbleiters

  • im p-Gebiet
<math>p = p_p \approx N _A^{\,-} \approx N_A = \mathrm{const.}</math> (bei Raumtemperatur)

bzw.

  • im n-Gebiet
<math>n = n_n \approx N_D^+ \approx N_D = \mathrm{const.}</math> (bei Raumtemperatur)

ergibt sich im thermodynamischen Gleichgewicht wegen

<math>

\begin{align} n \cdot p &= n_i^2 \\ & = 4\cdot\left(\frac{2\cdot\pi\cdot k\cdot T}{h^2}\right)^3\cdot(m_n\cdot m_p)^{3/2}\cdot \exp \left(-\frac{W_G}{k\cdot T}\right) \end{align}</math>

die Minoritätsladungsträgerkonzentration<ref name="Thuselt"/>

  • für das p-Gebiet:
<math>n_p \approx \frac{n_i^2}{N_A} = \mathrm{const.}\ll p_p</math>
  • für das n-Gebiet
<math>p_n \approx \frac{n_i^2}{N_D} = \mathrm{const.}\ll n_n</math>

Siehe auch

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>


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