Πόσα δωρεάν ηλεκτρόνια σε ημιαγωγούς;
* Ο τύπος ημιαγωγού: Οι εγγενείς ημιαγωγοί (όπως το καθαρό πυρίτιο ή το γερμανικό) έχουν πολύ χαμηλό αριθμό ελεύθερων ηλεκτρονίων σε θερμοκρασία δωματίου. Οι εξωγενείς ημιαγωγοί (που έχουν προσβληθεί με ακαθαρσίες) έχουν πολύ μεγαλύτερο αριθμό ελεύθερων ηλεκτρονίων, ανάλογα με τον τύπο και τη συγκέντρωση του προσβλήματος.
* Θερμοκρασία: Καθώς αυξάνεται η θερμοκρασία, περισσότερα ηλεκτρόνια κερδίζουν αρκετή ενέργεια για να απαλλαγούν από τους δεσμούς τους, αυξάνοντας τον αριθμό των ελεύθερων ηλεκτρονίων.
* Doping: Η προσθήκη ακαθαρσιών (dopants) στην κρυσταλλική δομή ημιαγωγών μπορεί να αυξήσει σημαντικά τον αριθμό των ελεύθερων ηλεκτρονίων ή οπών (κενές θέσεις ηλεκτρονίων).
* Ηλεκτρικό πεδίο: Η εφαρμογή ενός ηλεκτρικού πεδίου μπορεί να προκαλέσει μετατόπιση ηλεκτρόνων, αλλάζοντας τη συγκέντρωσή τους σε διάφορα μέρη του ημιαγωγού.
Επομένως, είναι αδύνατο να δοθεί ένας συγκεκριμένος αριθμός για τα ελεύθερα ηλεκτρόνια σε ένα ημιαγωγό χωρίς περισσότερες πληροφορίες σχετικά με το συγκεκριμένο υλικό, τη θερμοκρασία, το ντόπινγκ και άλλες συνθήκες.
Εδώ είναι ένας απλοποιημένος τρόπος να το σκεφτείτε:
* Εγγενείς ημιαγωγοί: Έχετε ένα μικρό, αλλά πεπερασμένο, αριθμό ελεύθερων ηλεκτρονίων λόγω θερμικής διέγερσης.
* ημιαγωγούς τύπου N: Έχετε πολύ μεγαλύτερο αριθμό ελεύθερων ηλεκτρονίων λόγω της παρουσίας ακαθαρσιών δότη που δίνουν ηλεκτρόνια.
* ημιαγωγοί τύπου P: Έχετε μεγαλύτερο αριθμό οπών (κενές θέσεις ηλεκτρονίων) λόγω της παρουσίας προσφυγών αποδέκτη που δέχονται ηλεκτρόνια.
Για να υπολογίσετε τον αριθμό των ελεύθερων ηλεκτρονίων σε ένα συγκεκριμένο ημιαγωγό, θα πρέπει να χρησιμοποιήσετε ένα πιο περίπλοκο μοντέλο λαμβάνοντας υπόψη τους παράγοντες που αναφέρονται παραπάνω.
