צפיפות נושאי מטען

צפיפות נושאי המטען הוא פרמטר פיזיקלי המאפיין את מספר החלקיקים הטעונים החופשיים ליחידת נפח. שמגיבים למתח חשמלי ויוצרים הולכה בחומר. בדרך כלל חלקיקים אלו הם אלקטרונים ובחצי מוליך גם חורים.

הגדרה מתמטית

בשונה מצפיפות מטען - שהיא מספר החלקיקים הטעונים ליחידת נפח עבור אנרגיה מסוימת - צפיפות נושאי המטען מתקבלת על ידי אינטגרציה על צפיפות המצבים באנרגיה כפול האיכלוס שלהן, על פני כל האנרגיות, מחולק ביחידת נפח:

$n=\int D(\mathbf {E} )f(\mathbf {E} )\,\mathrm {d} E$.

כאשר $D$ היא צפיפות המצבים, $f$ היא התפלגות פרמי-דיראק ו-$n$ הוא הסימון המקובל לצפיפות נושאי המטען.

במוליך למחצה, כאשר ישנה גם צפיפות של חורים, צפיפות נושאי המטען מוגדרת בצורה הבאה:

${\sqrt {n_{e}\cdot \ n_{p}}}$

מדידה אמפירית

צפיפות נושאי המטען נמדדת בדרך כלל על ידי אפקט הול, שבו נוצר מתח בכיוון ניצב לזרימת הזרם בהשפעת שדה מגנטי על ידי כח לורנץ. מתח זה תלוי בצפיפות נושאי המטען: $V_{hall}={I\cdot B \over n\cdot e\cdot d}$

צפיפות נושאי מטען משתנה בדרך כלל בין $n=10^{17}[cm^{-3}]$ בחומר מבודד ובין $n=10^{23}[cm^{-3}]$ במוליך טוב.

ערך זה הוא קצרמר בנושא פיזיקה. אתם מוזמנים לתרום למכלול ולהרחיב אותו.