Karga-eramaile

Fisikan karga-eramailea karga elektrikoa duen eta mugitzeko askea den partikula edo kuasipartikula da.  Batez ere karga elektrikoak eroale elektrikoetan eramaten dituzten partikulak.  Adibideak elektroiak, ioiak eta hutsuneak dira . Terminoa , batez ere, egoera solidoaren fisikan erabiltzen da.  Material eroale batean, eremu elektriko batek partikula aske horien gainean indarra sor dezake, partikulen mugimendu netoa eraginez; horixe da korronte elektrikoa gauzatzen duena.  Material eroaleetan, partikulek karga eramateko balio dute:

 Metal askotan, karga-eramaileak elektroiak dira. Atomo bakoitzeko balentzia-elektroi bat edo gehiago gai dira metalaren kristal egituraren barnean askatasun handiz mugitzeko.  Elektroi askeei eroapen-elektroi deitzen zaie, eta elektroi askeen hodeiari Fermi gas deritzo.   
 Elektrolitoetan, ur gazia esaterako, karga-eramaileak ioiak dira;  hots, elektroiak irabazi edo galdu dituzten atomoak edo molekulak. Ondorioz  ioiak elektrizitatez kargatuta daude. Elektroiak irabazi dituzten eta ondorioz negatiboki kargatuta dauden  atomoei anioi deritze, elektroiak galdu dituzten eta ondorioz  positiboki kargatuta dauden elektroiei katioi deitzen zaie.  Likido disoziatuaren katioi eta anioiek karga-eramaileak izaten dira urtzen diren solido ionikoetan (ikus, adibidez, Hall-Héroult prozesua, ur solido ionikoaren elektrolisiaren adibidea lortzeko). Protoi eroaleak eroale elektrolitikoak dira, eramaile gisa hidrogeno io positiboak erabiltzen dituztenak. 
 Plasma batean; hau da, partikula kargaturik osatutako gas batean, gas ionizatuaren elektroiek eta katioiek karga garraiatzaile gisa jokatzen dute.  Plasmak  arku elektrikoetan, neonezko hodi fluoreszentetan eta eguzkian eta izarretan aurkitzen dira, besteak beste.
 Hutsean elektroi askeak karga-eramaileak izan daitezke. Huts-hodia izenarekin ezagutzen den osagai elektronikoan (balbula ere deitua ), berotuta dagoen katodo  metaliko batek elektroi hodei bat sortzen du, emisio termionikoa izeneko prozesuaren bidez.   Elektroiak izpi batean mugiarazteko adina intentsitate duen eremu elektriko bat aplikatzen denean, izpi katodikoa deitutakoa sortzen da, izpi katodikoen hodiaren pantailaren oinarria dena .  Hodi hau2000. hamarkadara arte telebistetan eta ordenagailuetako monitoreetan oso erabilia izan zen. 
 Erdieroaleetan, transistoreak eta zirkuitu integratuak bezalako osagai elektronikoak egiteko erabiltzen diren materialak, bi karga-eramaile posible dira. Eroapen-bandako elektroiak kristalean zehar mugitzen dira, eta ondorioz korronte elektrikoa sortzen da, metaleetan gertatzen den moduan. Beste aldetik, material hauetan  karga positiboa duten elektroi-hutsuneak sortzen dira  balentzia-bandan.  "Hutsuneak" bezala ezagutzen dira eta  karga garraiatzaile gisa tratatzen dira mugikorrak direlako, atomo batetik beste atomo batera mugitzen direlakokristalezko sarean zehar.  N motako erdieroaleetan gehiengo eramaileak elektroiak dira eta P motako erdieroaleetan hutsuneak.

Eroale batzuetan, esate baterako, disoluzio ionikoak eta plasmak, karga eramaile positiboak eta negatiboak elkarrekin daude; beraz, kasu hauetan korronte elektrikoa kontrako noranzkoetan mugitzen diren bi eramaile motek osatzen dute. Beste eroale batzuetan, metaletan adibidez, polaritate bateko karga eramaileak besterik ez dago, beraz, haietan korronte elektrikoa norabide bakarrean mugitzen diren karga eramaileek osatzen dute.

 Erdieroaleetan 
Erdieroaleetan bi karga-eramaile mota daude. Bata elektroiak dira , karga elektriko negatiboa dutenak. Bestea, balentzia-bandako elektroi hutsune mugikorrak, elektroi baten magnitude berdineko karga positiboa dutenak. 

 Eramailen sorrera eta birkonbinazioa 
Elektroi bat hutsune batekin topatzen denean, berriro konbinatzen dira eta eramaile aske horiek desagertzen dira.  Isuritako energia termikoa izan daiteke, erdieroalea berotuz ( birkonbinazio termikoa , erdieroaleetako hondakin-bero iturrietako bat), edo fotoi gisa (birkonbinazio optikoa , LEDetan eta laser erdieroaleetan erabiltzen dena).  Birkonbinatzeak balentzia-bandatik eroapen-bandara kitzikatutako elektroi bat balentzia bandako zulo gisa ezagutzen den egoera hutsera erortzen dela esan nahi du. Zuloak balentzia bandan sortutako egoera hutsak dira, elektroi batek bi banden arteko energia tartea igarotzeko energia lortu ondoren.

 Gehien eta gutxien-eramaileak 
Karga-eramaile ugarienei gehien-eramaile deitzen zaie, erdieroale bateko karga garraioari erakarpen handiena ematen diotenak. N motako erdieroaleetan elektroiak dira, eta P motako erdieroaleetan hutsuneak dira. Karga-eramaile urrienei gutxien-eramaile deitzen zaie; n motako erdieroaleetan zuloak dira, eta p motako erdieroaleetan elektroiak dira. 

Ezpurutasunik ez duen berezko erdieroale batean (erdieroale intrintsekoa), bi eramaile moten kontzentrazioak berdinak dira. Erdieroale intrinseko bat ezpurutasun emaile batekin dopatzen bada, gehien-eramaileak elektroiak dira. Erdieroale intrintsekoa ezpurutasun hartzailekin dopatzen bada, gehien-eramaileak hutsuneak dira. 

Gutxien-eramaileek paper garrantzitsua betetzen dute transistore bipolarretan eta eguzki zeluletan .  Eremu-efektuzko transistoreetan,(FET) duten zeregina konplexuagoa da: adibidez, MOSFET batek p motako eta n motako eskualdeak ditu. Transistorearen funtzionamenduan iturri eta hobi eskualdeetako gehien-eramaileek hartzen dute parte, baina eramaile horiek kontrako motako aldeakzeharkatzen dituzte, non gutxien-eramaileak diren. Hala ere, zeharkaldi honetan parte hartzen duten eramaile izugarrizko kopuruak gainditzen du aurkako motako eramaile kopurua transferentzia eskualdean. (Hain zuzen ere,  inbertsio-geruza sortzen duen eremu elektriko aplikatu batek alderantzizko motako eramaileak  kentzen ditu), beraz, ohiko gisa eramaileen iturria eta hustubidea edo hodia izendapenak hartzen dira, eta FETei "gehien-eramaile gailuak" deitzen zaie. 

 Eramaile askeen kontzentrazio 

Eramaile askeen kontzentrazioa erdieroale estrintseko batean dagoen eramaile askeen kontzentrazioa da. Metal bateko eramaileen kontzentrazioaren antzekoa da eta korronteak edo atoi-abiadurak kalkulatzeko ere modu berean erabil daiteke. Eramaile libreak kutsatze prozesuaren bidez eroapen-bandan  (edo balentzia-bandan ) zuzenean sartu diren elektroiak (edo hutsuneak) eroapen-bandan (edo balentzia-bandan ) eta termikoki sortu ez diren elektroiak (edo hutsuneak) dira. Hori dela eta, elektroiek (hutsuneek) ez dute eramaile bikoitz gisa jokatuko beste bandan hutsuneak (elektroiak) atzean utzita. Beste modu batera esanda, karga eramaileak mugitzeko askeak iren partikula / elektroiak dira. 

 Erreferentziak 

 Ikus, gainera 
 Karga-eramaileen bizitza
 Difusio molekularra

 Kanpo estekak 

Kategoria:Partikulen fisika