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空穴
鎖定
空穴介紹
空穴概念
當滿帶頂附近產生p0個空態時,其餘大量電子在外電場作用下所產生的電流,可等效為p0個具有正電荷q和正有效質量mp,速度為v(k)的準經典粒子所產生的電流.這樣的準經典粒子稱為空穴。
半導體如鍺和硅晶體的能帶結構,類似於絕緣體,導帶中沒有電子而價帶是滿帶,但其間的禁帶寬度較小,如硅約1.1eV,鍺約0.7eV。常温下,由於熱運動,少量在價帶頂部的能量大的電子就可能越過禁帶而升遷到導帶中去成為“自由電子”,這些電子可以通過電子導電形成電流。
由於電子的升遷,在原來是滿帶的價帶中就空出了相等數量的量子態,其餘未升遷的電子就可以進入這些量子態而改變自己的量子態。這些空的量子態叫空穴。由於空穴的存在,價帶中的電子就鬆動了,也就可以在電場的作用下形成電流了。
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空穴特徵
1.荷電量與電子相等但符號相反,既荷+q;
3.速度為價帶頂空帶所對應的電子速度;
4.濃度等於空態密度p0;
空穴原理
空穴不是正電子,電子與正電子相遇湮滅時,所發出來的光子是非常高能的(即所謂的猝滅現象)。那是兩粒子的質量所完全轉化出來的電磁波能(通常會轉出一對光子)。而電子掉入空穴所發出來的光子,其能量通常只有幾個電子伏特。
在半導體的製備中,要在4價的本徵半導體(純硅、鍺等的晶體)的基礎上摻雜。若摻入3價元素雜質(如硼、鎵、銦、鋁等),則可產生大量空穴,獲得P型半導體,又稱空穴型半導體。空穴是P型半導體中的載流子,為多子。
在半導體裏,出現了空穴這樣一個名詞。 當參雜B進入Si內此時B會以B+e-=B-和Si形成穩定共價鍵,即每個B會接受一個電子(電子來自其他Si之間的共價鍵中的價電子)
使自己周圍價電子變成4個才能和周圍的4個Si形成穩定共價鍵故每加入1個B原子將產生一個空穴
空穴並不是真實存在的,只是對大量電子運動的一種等效,空穴的流動其實就是大量電子運動的等效的反運動,這從空穴的定義和特性就可以知道。