Носитель заряда - Charge carrier - Wikipedia
 | Эта статья не цитировать любой источники. (Январь 2009 г.) (Узнайте, как и когда удалить этот шаблон сообщения) |
 | Было предложено, чтобы эта статья была слился с Заряженная частица. (Обсуждать) Предлагается с июня 2020 года. |
В физика, а носитель заряда это частица или же квазичастица то есть свободно двигаться, несущий электрический заряд, особенно частицы, несущие электрические заряды в электрические проводники. Примеры электроны, ионы и дыры. В проводящей среде электрическое поле может воздействовать на эти свободные частицы силой, вызывая результирующее движение частиц через среду; это то, что составляет электрический ток. В проводящих средах частицы несут заряд:
- Во многих металлы, носителями заряда являются электроны. Один или два из валентные электроны от каждого атома может свободно перемещаться внутри Кристальная структура металла. Свободные электроны называются электроны проводимости, а облако свободных электронов называется Ферми газ. Многие металлы имеют электронные и дырочные зоны. У некоторых большинство носителей - дырки.
- В электролиты, Такие как соленая вода, носителями заряда являются ионы, которые представляют собой атомы или молекулы, которые приобрели или потеряли электроны, поэтому они электрически заряжены. Атомы, которые приобрели электроны, поэтому они заряжены отрицательно, называются анионы, атомы, потерявшие электроны и получившие положительный заряд, называются катионы. Катионы и анионы диссоциированной жидкости также служат носителями заряда в расплавленном состоянии. ионные твердые вещества (см., например, Процесс Холла-Эру на примере электролиза расплавленного ионного твердого вещества). Протонные проводники представляют собой электролитические проводники, использующие в качестве носителей положительные ионы водорода.
- В плазма, электрически заряженный газ, который содержится в электрические дуги по воздуху, неоновые вывески, а солнце и звезды, электроны и катионы ионизированного газа действуют как носители заряда.
- В вакуум, свободные электроны могут действовать как носители заряда. В электронном компоненте, известном как вакуумная труба (также называемый клапан) мобильное электронное облако создается нагретым металлическим катод, процессом, называемым термоэлектронная эмиссия. Когда электрическое поле прикладывается достаточно сильным, чтобы втянуть электроны в пучок, это можно назвать электронно-лучевая, и является основой электронно-лучевая трубка Дисплей широко использовался в телевизорах и компьютерных мониторах до 2000-х годов.
- В полупроводники, которые используются для изготовления электронных компонентов, таких как транзисторы и интегральные схемы возможны два типа носителей заряда. В полупроводниках p-типа "эффективные частицы " известный как электронные дыры с положительным зарядом движутся по кристаллической решетке, производя электрический ток. «Дырки» - это, по сути, электронные вакансии в электрон валентной зоны Население полупроводника и рассматривается как носитель заряда, потому что они мобильны, перемещаясь от атомного узла к узлу атома. В полупроводниках n-типа электроны в зоне проводимости движутся через кристалл, в результате чего возникает электрический ток.
В некоторых проводниках, таких как ионные растворы и плазма, сосуществуют положительные и отрицательные носители заряда, поэтому в этих случаях электрический ток состоит из двух типов носителей, движущихся в противоположных направлениях. В других проводниках, например, в металлах, есть только носители заряда одной полярности, поэтому электрический ток в них просто состоит из носителей заряда, движущихся в одном направлении.
В полупроводниках
Существует два признанных типа носителей заряда в полупроводники. Один электроны, которые несут отрицательный электрический заряд. Кроме того, выездные вакансии удобно обрабатывать в валентная полоса электронная популяция (дыры ) в качестве носителей заряда второго типа, которые несут положительный заряд, равный по величине заряду электрона.
Генерация и рекомбинация носителей
Когда электрон встречается с дыркой, они рекомбинировать и эти свободные носители фактически исчезают. Выделяемая энергия может быть тепловой, нагревая полупроводник (тепловая рекомбинация, один из источников отходящее тепло в полупроводниках) или выпускается как фотоны (оптическая рекомбинация, используется в Светодиоды и полупроводниковые лазеры ). Рекомбинация означает, что электрон, который был возбужден из валентной зоны в зону проводимости, возвращается в пустое состояние в валентной зоне, известное как дырки. Дырки - это пустое состояние, создаваемое в валентной зоне, когда электрон возбуждается после получения некоторой энергии, чтобы преодолеть запрещенную зону.
Мажоритарные и миноритарные перевозчики
Более распространенные носители заряда называются большинство перевозчиков, которые несут основную ответственность за Текущий транспорт в куске полупроводника. В полупроводники n-типа они электроны, а в полупроводники p-типа они дыры. Менее распространенные носители заряда называются миноритарные перевозчики; в полупроводниках n-типа они являются дырками, а в полупроводниках p-типа - электронами.
В собственный полупроводник, не содержащий примесей, концентрации обоих типов носителей идеально равны. Если собственный полупроводник допированный с донорной примесью основными носителями являются электроны. Если полупроводник легирован акцепторной примесью, то основными носителями являются дырки.
Несущие меньшинства играют важную роль в биполярные транзисторы и солнечные батареи. Их роль в полевые транзисторы (FET) немного сложнее: например, МОП-транзистор имеет области p-типа и n-типа. В действии транзистора задействовано большинство носителей источник и осушать регионы, но эти носители пересекают тело противоположного типа, где они являются миноритарными носителями. Тем не менее, пересекающих носителей намного больше, чем их противоположного типа в области переноса (фактически, носители противоположного типа удаляются приложенным электрическим полем, которое создает инверсионный слой ), поэтому обычно используется обозначение истока и стока для несущих, а полевые транзисторы называют устройствами с "основной несущей".
Концентрация свободных носителей
Концентрация свободных носителей это концентрация бесплатных перевозчиков в легированный полупроводник. Она аналогична концентрации носителей в металле и может использоваться для расчета токов или скоростей дрейфа таким же образом. Свободные носители - электроны (или дыры ), которые были введены непосредственно в зона проводимости (или же валентная полоса ) путем легирования и не имеют термического влияния. По этой причине электроны (дырки) не будут действовать как двойные носители, оставляя дырки (электроны) в другой зоне. Другими словами, носители заряда - это частицы / электроны, которые могут свободно перемещаться (переносить заряд).