Majoritätsladungsträger

Majoritätsladungsträger ist die Bezeichnung der Ladungsträgerart eines dotierten Halbleiters, die aufgrund der Dotierung häufiger vorkommt als die Minoritätsladungsträger. Bei n-Dotierung sind Elektronen die Majoritätsladungsträger, bei p-Dotierung sind es Defektelektronen (auch Löcher genannt).

Je nach Halbleitermaterial und Dotierungselement kann es vorkommen, dass bei Raumtemperatur praktisch alle Donatoren bzw. Akzeptoren ionisiert sind (Störstellenerschöpfung):

${\displaystyle N_{\mathrm {D} }^{+}=N_{\mathrm {D} }}$ bzw.

${\displaystyle N_{\mathrm {A} }^{-}=N_{\mathrm {A} }}$

mit den Anzahlen

• ${\displaystyle N_{\mathrm {D} }^{+}}$ der ionisierten bzw. ${\displaystyle N_{\mathrm {D} }}$ aller (ionisierten und neutralen) Donator-Atome
• ${\displaystyle N_{\mathrm {A} }^{-}}$ der ionisierten bzw. ${\displaystyle N_{\mathrm {A} }}$ aller (ionisierten und neutralen) Akzeptor-Atome.

Dies führt im Fall einer Einfach-Dotierung (nur eine Dotierungsart vorhanden) deutlich größer der Eigenleitungsdichte ${\displaystyle n_{\mathrm {i} }}$ des Halbleiters (${\displaystyle N_{\mathrm {D} }^{+}\gg n_{\mathrm {i} }}$ bzw. ${\displaystyle N_{\mathrm {A} }^{-}\gg n_{\mathrm {i} }}$) zu:

• einer Majoritätsladungsträger-Konzentration ${\displaystyle n}$ (der Elektronen) im n-Gebiet:^[1]

  ${\displaystyle n={\frac {N_{\mathrm {D} }^{+}}{2}}+{\sqrt {\left({\frac {N_{\mathrm {D} }^{+}}{2}}\right)^{2}+n_{\mathrm {i} }^{2}}}\approx N_{\mathrm {D} }^{+}=N_{\mathrm {D} }=\mathrm {konst.} }$

• einer Majoritätsladungsträger-Konzentration ${\displaystyle p}$ (der Defektelektronen) im p-Gebiet:^[1]

  ${\displaystyle p={\frac {N_{\mathrm {A} }^{-}}{2}}+{\sqrt {\left({\frac {N_{\mathrm {A} }^{-}}{2}}\right)^{2}+n_{\mathrm {i} }^{2}}}\approx N_{\mathrm {A} }^{-}=N_{\mathrm {A} }=\mathrm {konst.} }$

Literatur

• Albrecht Möschwitzer, Klaus Lunze: Halbleiterelektronik. Lehrbuch. 2., bearb. Auflage. Verl. Technik, Berlin 1975, DNB 200142224.