StörstellenbesetzungDurch Dotierung eines Halbleiters mit Akzeptor- oder Donator-Atomen kann man dessen Ladungsträgerkonzentration stark verändern [Kit95]. Störstellen werden als ladbare Zentren beschrieben, die sich im Gleichgewicht mit der Umgebung befinden und ein Störstellen-Energieniveau haben. Für ein Einteilchen-Niveau mit der Eigenenergie und der Entartung für den unbesetzten Zustand sowie für den besetzten Zustand erhält man [Lan91]
Typische Donator-Atome (z.B. Silizium in GaAs) können ein Elektron vom neutralen Grundzustand in das Leitungsband abgeben. Der Grundzustand ist entartet () wegen des Spins, der ionisierte Zustand ist nicht-entartet (). Für die Dichte der ionisierten Donator-Atome, wobei die Eigenenergie gleich der Donator-Ionisierungsenergie ist, ergibt sich mit der Dotierungskonzentration der Donatoren . Typische Donator-Ionisierungsenergien liegen dicht unterhalb der Leitungsbandkante [Kit95].
Übliche Akzeptor-Atome (z.B. Kohlenstoff oder Beryllium in GaAs) nehmen ein Elektron vom Valenzband auf. Der Grundzustand ist aufgeteilt in leichte und schwere Löcher [Kit95] und zusätzlich Spin-entartet (), es gibt aber nur einen ionisierten Zustand (). Für die Dichte der ionisierten Akzeptor-Atome, wobei die Eigenenergie gleich der Akzeptor-Ionisierungsenergie ist, ergibt sich mit der Dotierungskonzentration der Akzeptoren . Typischerweise liegen die Akzeptor-Ionisierungsenergien dicht oberhalb der Valenzbandkante [Kit95].
Um die Konzentration der ionisierten Donatoren bei angelegter Spannung zu bestimmen, wird angenommen, daß diese sich im lokalen Gleichgewicht mit dem Leitungsband befinden. Gleichung (1.32) transformiert sich zu Analog sind die Akzeptoren im lokalen Gleichgewicht mit dem Valenzband und die Konzentration der ionisierten Akzeptoren im Nicht-Gleichgewicht schreibt sich zu |