Ladungsträger-Konzentration
Einleitung
Wie der Name schon aussagt, gibt die Ladungsträger-Konzentration Aufschluss über die Konzentration der Ladungsträger im Halbleiter. Man unterscheidet deshalb zwischen Elektronen welche als Ladungsträger dienen (n) und Löcher welche als Ladungsträger dienen (p).
Ladungsträger im Halbleiter
Was sind genau Ladungsträger im Halbleiter?:
Das sind entweder frei bewegliche Elektronen (n) oder noch nicht besetze Löcher (p) in der Gitterstruktur.
⇨ Halbleiter
Ausgedrückt mit dem Bändermodell sind es Elektronen im Leitungsband bzw. Löcher im Valenzband.
Berechnung
Um die Ladungsträger-Konzentrationen zu berechnen, erfolgt eine Integration über dem Produkt aus Besetzungswahrscheinlichkeit und Zustandsdichte.
⇨ Besetzungswahrscheinlichkeit
⇨ Zustandsdichte
Diese Formel kann allerdings auch vereinfacht werden. Unter folgenden Annahmen:
1. Fermi-Verteilung: Wird durch die Boltzmann-Verteilung angenähert. Abstände des Ferminiveaus zu den Bandkanten > 3kT.
2. Zustandsdichte: Wurzelförmiger Verlauf in der Nähe der Bandkanten
NC und NV sind sogenannte „effektive Zustandsdichten“ und sind abhängig von dem verwendeten Halbleitermaterial.
z.B. Silizium: NC=2.8E19cm-3 und NV=1.04E19cm-3