关于电子电工技术中,半导体的本征激发,空穴怎么运动的?

关于电子电工技术中,半导体的本征激发,空穴怎么运动的?,第1张

空穴:电子挣脱共价键的束缚,成为自由电子后留下的空位。

我做一个比喻:你可以把共价键想象成一个教室的桌椅和学生(每个位置都有学生),此时是一个稳定状态(没有运动的学生,也没有空桌椅,相当于不导电)。突然有一个学生离开了位置(把学生看做自由电子,此时有自由电子),这时候就有一个位置空出来(空位置相当于空穴)。为了把这个空位置填上,空位后面的人自动向前作(其实是后面的人前移,但是从前面观察,好像空位后移的效果),如此这样类推,就形成了空位移动。

空穴移动,是共价键中束缚电子(离开后面的座位,坐到前面空椅子的人)移动的后果。

当半导体的温度升高(例如室温300K)或受到光照

半导体中有两种载流子:自由电子和空穴。在热力学温度零度和没有外界能量激发时,价电子受共价键的束缚,晶体中不存在自由运动的电子,半导体是不能导电的。但是,当半导体的温度升高(例如室温300K)或受到光照等外界因素的影响,某些共价键中的价电子获得了足够的能量,足以挣脱共价键的束缚,跃迁到导带,成为自由电子,同时在共价键中留下相同数量的空穴。空穴是半导体中特有的一种粒子。它带正电,与电子的电荷量相同。把热激发产生的这种跃迁过程称为本征激发。显然,本征激发所产生的自由电子和空穴数目是相同的。

由于空穴的存在,临近共价键中的价电子很容易跳过去填补这个空穴,从而使空穴转移到临近的共价键中去,而后,新的空穴又被其相邻的价电子填补,这一过程持续下去,就相当于空穴在运动。带负电荷的价电子依次填补空穴的运动与带正电荷的粒子作反方向运动的效果相同,因此我们把空穴视为带正电荷的粒子。可见,半导体中存在两种载流子,即带电荷+q的空穴和带电荷–q的自由电子。


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