Bärarkoncentration är antalet elektroner som är tillgängliga för att passera genom en halvledare. En halvledare är en elektronisk enhet som leder elektricitet när en energikälla används. Kristaller eller amorfa eller icke-kristallina material tillverkas för att bilda halvledarmaterial. Spårmängder av metallmolekyler, kallade dopämnen, kan tillsättas för att ge extra elektroner för att transportera elektrisk ström.
En molekyl består av en central kärna omgiven av ringar eller skal av elektroner som ständigt är i rörelse. Vissa material, som kallas donatorer, har en elektron relativt långt bort från kärnan som kan lossas av elektriska strömmar eller solljus. Olika molekyler, som kallas acceptorer, saknar en elektron i det yttre skalet och kan ta fria elektroner som finns. En halvledare använder donator- och acceptormolekyler placerade i kristallint eller amorft material. Utrymmen för elektroner i acceptormaterial kallas ofta för hål.
Kisel, både kristallint och amorft, används vanligtvis för halvledare. Det kan överföra vissa elektroner som ett rent material vid olika temperaturer. Detta är känt som den inneboende bärarkoncentrationen. Rent kisel används sällan som halvledare eftersom den inneboende koncentrationen är ganska låg. Andra material, som germanium eller kiselkarbid, har en högre inneboende bärarkoncentration och kan användas som rena halvledare.
Små mängder dopämnen kan förändra egenskaperna hos en halvledare och tillåta elektronflöde med mindre motstånd. Mätningen av elektronkapacitet för dopade halvledare är känd som den yttre bärarkoncentrationen. Detta värde används för att beräkna de elektriska egenskaperna hos halvledaren i en elektronisk krets. Förändringar i bärarkoncentration från styrning av dopningen kommer att påverka de elektriska egenskaperna hos halvledaren.
En halvledare innehåller tre sektioner. Ledningsbandet är material dopat med spårmolekyler som har överskott av elektroner. Spaltmaterial, normalt ett rent material utan dopning, placeras i mitten. Det sista skiktet är valensskiktet, där materialet är dopat med spårmolekyler som saknar elektroner.
Det finns många vanliga användningsområden för andra halvledare än i elektroniska enheter. Solpaneler består av amorfa kiselceller anslutna till elektriska kretsar. Solljusenergin frigör elektroner i ledningsbandet som passerar genom kiselhalvledarna och skapar en elektrisk ström. Elektricitet som skapas från solpaneler används vanligtvis för att ladda batteribanker för senare användning.
Lysdioder, eller lysdioder, är vanliga enheter som används för att belysa hem, företag och fordon. En elektrisk ström aktiverar en halvledare som innehåller dopämnen som ger synligt ljus när elektroner passerar genom dem. Lysdioder skapar väldigt lite överskottsvärme, är energieffektiva och har lång livslängd.