
【电】 electron hole; hole
electricity
【计】 telewriting
【化】 electricity
【医】 Elec.; electricity; electro-; galvano-
cave; cavity; hole; hollow
【化】 hole; opening
【医】 bore; cava; cavern; caverna; cavitas; cavitat; cavity; cavum; syringo-
在固体物理学中,"电洞"(英文:electron hole)是半导体材料中原子价带缺失一个电子时形成的准粒子概念。当共价键中的电子获得足够能量跃迁至导带后,其原有位置形成的空位被定义为电洞,表现为等效正电荷载体的运动特性。
该概念由威廉·肖克利在1947年提出,用于解释P型半导体中空穴导电机制。根据能带理论,电洞的有效质量等于对应电子有效质量的负值,其运动方向与电子运动方向相反,满足公式: $$ m_h^ = -m_e^ $$ 这种准粒子特性被广泛应用于晶体管、太阳能电池等电子器件的载流子迁移率计算。
剑桥大学出版社《半导体物理学基础》指出,电洞浓度(p)与电子浓度(n)的乘积在热平衡状态下遵循质量作用定律: $$ n cdot p = n_i $$ 其中$n_i$为本征载流子浓度,该原理构成了PN结整流特性的理论基础。美国物理学会APS期刊的多篇研究论文证实,电洞迁移率对半导体器件的开关速度具有决定性影响。
“电洞”(又称空穴)是固体物理学中的重要概念,主要用于描述半导体或晶体材料中的电荷载流子行为。以下是详细解释:
基本定义
电洞指共价键中失去一个电子后形成的空位。当一个原本呈电中性的原子因失去电子时,会因正电荷(质子数)多于负电荷(电子数)而呈现等效的正电性。
形成过程
电学性质
电洞在材料中可被视为等效的“正电荷载体”。当邻近的电子填补该空穴时,相当于电洞向相反方向移动,这种运动与正电荷的移动效果一致,因此常用于分析半导体中的导电机制。
实际意义
在半导体领域,电洞与自由电子共同参与导电过程。例如在P型半导体中,电洞是多数载流子,其行为直接影响材料的导电性和器件(如二极管、晶体管)的工作特性。
电洞是一种等效的物理模型,用于简化对固体材料中复杂电子行为的分析,尤其在半导体技术中具有核心地位。
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