Kas ir nesēja koncentrācija?

Molekulu veido centrālais kodols, ko ieskauj gredzeni vai elektronu apvalki, kas pastāvīgi kustas. Dažiem materiāliem, ko sauc par donoriem, ir relatīvi tālu no kodola elektrons, ko var izspiest elektriskā strāva vai saules gaisma. Dažādām molekulām, ko sauc par akceptoriem, ārējā apvalkā trūkst elektronu, un tās var uzņemt brīvos elektronus, kas atrodas. Pusvadītājā tiek izmantotas donoru un akceptoru molekulas, kas ievietotas kristāliskā vai amorfā materiālā. Vietas elektroniem akceptora materiālos bieži sauc par caurumiem.

Silīciju, gan kristālisko, gan amorfo, parasti izmanto pusvadītājiem. Tas var pārraidīt dažus elektronus kā tīru materiālu dažādās temperatūrās. To sauc par raksturīgo nesēja koncentrāciju. Tīrs silīcijs tiek reti izmantots kā pusvadītājs, jo iekšējā koncentrācija ir diezgan zema. Citiem materiāliem, piemēram, germānijam vai silīcija karbīdam, ir augstāka raksturīgā nesēja koncentrācija, un tos var izmantot kā tīrus pusvadītājus.

Neliels dopantu daudzums var mainīt pusvadītāja īpašības un nodrošināt elektronu plūsmu ar mazāku pretestību. Elektronu kapacitātes mērīšana leģētiem pusvadītājiem ir pazīstama kā ārējā nesēja koncentrācija. Šo vērtību izmanto, lai aprēķinātu pusvadītāja elektriskās īpašības elektroniskajā shēmā. Nesēja koncentrācijas izmaiņas, ko izraisa dopinga kontrole, ietekmēs pusvadītāja elektriskās īpašības.

Pusvadītājā ir trīs sekcijas. Vadīšanas josla ir materiāls, kas leģēts ar mikromolekulām, kurām ir lieki elektroni. Pa vidu novieto spraugu materiālu, parasti tīru materiālu bez dopinga. Pēdējais slānis ir valences slānis, kurā materiāls ir leģēts ar mikromolekulām, kurās trūkst elektronu.

Pusvadītāji tiek plaši izmantoti, izņemot elektroniskās ierīces. Saules paneļi sastāv no amorfa silīcija elementiem, kas savienoti ar elektriskām ķēdēm. Saules gaismas enerģija atbrīvo elektronus vadīšanas joslā, kas iet cauri silīcija pusvadītājiem un rada elektrisko strāvu. No saules paneļiem iegūto elektrību parasti izmanto, lai uzlādētu akumulatoru bankas vēlākai lietošanai.

Gaismas diodes jeb LED ir izplatītas ierīces, ko izmanto māju, uzņēmumu un transportlīdzekļu apgaismošanai. Elektriskā strāva aktivizē pusvadītāju, kas satur dopantus, kas dod redzamu gaismu, kad elektroni iet caur tiem. Gaismas diodes rada ļoti maz liekā siltuma, ir energoefektīvas un tām ir ilgs kalpošanas laiks.