Angenommen, ich habe einen extrinsischen Halbleiter aus Silizium, der mit Phosphor dotiert ist. Nun hat Phosphor ein Elektron mehr als Silizium. Nachdem das Phosphor ein Siliziumatom ersetzt und dessen Platz eingenommen hat, bildet es mit einem zusätzlichen Elektron sicher kovalente Bindungen mit vier umgebenden Siliziumatomen. Bei einer bestimmten Temperatur gewinnt dieses zusätzliche Elektron genug Energie, um in das Leitungsband zu springen und sich um den Halbleiter zu bewegen. Sobald dieses Elektron jedoch die aktuelle Position verlässt, wird das Phosphoratom positiv geladen. Wir nennen dies einen Halbleiter vom n-Typ , und Elektronen sind die Hauptladungsträger.
Wenn sich das Elektron jedoch von der Ausgangsposition wegbewegt, warum sagen wir dann nicht, dass ein Loch entstanden ist, anstatt zu sagen, dass wir jetzt ein Kation haben?
Wenn das Silizium mit Bor dotiert ist, bildet das Bor in ähnlicher Weise Bindungen mit drei Siliziumatomen und eine „unvollständige“ Bindung aufgrund des Fehlens eines einzelnen Elektrons. Etwas Silizium in der Nähe springt ein, um diese Stelle zu füllen, und diese Position wird leer. Das Bor wird negativ geladen. Allerdings hat das umgebende Silizium gerade ein Elektron verloren. Im vorherigen Fall, als der Phosphor ein Elektron verlor, sagten wir, dass er ein Kation geworden ist. In diesem Fall sagen wir jedoch, dass ein Elektron-Loch entstanden ist, anstatt zu sagen, dass das Silizium zu einem Kation geworden ist.
Also, wann sagen wir, dass ein Loch entstanden ist und wann ein Atom positiv geladen wurde? Meine Intuition sagt, dass, wenn ein Elektron aus einer kovalenten Bindung entfernt wird, wir sagen, dass ein Loch geschaffen wurde. Wenn jedoch ein Elektron entfernt wird, das nicht Teil einer Bindung war, sagen wir einfach, dass das Atom positiv geladen wurde. Kann mir das jemand verifizieren?
Warum bezeichnen wir in diesem Halbleiter vom p-Typ die Löcher als Majoritätsträger? Da die Elektronen von einer Position zur anderen springen und es so aussieht, als ob die Löcher springen, hätten wir leicht sagen können, dass Elektronen die Mehrheitsladungsträger sind.
Beim n-Typ ist dies ziemlich offensichtlich, da die Elektronen beweglich sind, während das Loch (des Kations) an Ort und Stelle bleibt, da die umgebenden Elektronen nicht hereinstürmen, um die Position zu besetzen. Aber im Fall des p-Typs bewegen sich sowohl die Elektronen als auch die Löcher. Also, warum nennen wir Löcher die Mehrheitsladungsträger, obwohl es eigentlich die Elektronen sind, die sich bewegen?
warum sagen wir nicht, dass ein Loch entstanden ist,
Obwohl das Phosphoratom positiv geladen ist, kann es seinen Platz im Kristallgitter nicht verlassen. Auch will ein Siliziumatom in einiger Entfernung vom Phosphor eines seiner Elektronen nicht an das Phosphoratom abgeben, um das Phosphoratom neutral zu machen. Das positiv geladene Phosphoratom ist also kein Träger . Da es sich nicht um einen Träger handelt , betrachten wir es nicht als Loch. Löcher sind beweglich .
Immer wenn ein Loch von einem Ort zum anderen springt, springt auch ein Elektron in die entgegengesetzte Richtung. Warum also nennen wir Löcher Majoritätsladungsträger, obwohl sich auch Elektronen bewegen?
Wenn sich ein Loch von Atom A zu Atom B bewegt, bewegt sich ein Elektron von Atom B zu Atom A. Wenn sich das Loch erneut von Atom B zu Atom C bewegt, bewegt sich ein anderes Elektron von C nach B. (Das ist ein anderes Elektron als das einer, der sich von B nach A bewegt hat.) Das unterscheidet den Lochstrom vom Elektronenstrom, obwohl es in beiden Fällen Elektronen sind, die sich bewegen.
Im Falle von Bor geben die Nachbaratome Elektronen ab.
Wenn ein benachbartes Siliziumatom Elektronen an ein Boratom abgibt, wird dieses Siliziumatom zu einem Loch. Andere Siliziumatome lassen fröhlich zu, dass ihre Elektronen springen und das fehlende Elektron ersetzen, was zu einer Lochbewegung führt. Aber das Boratom bleibt, wo es ist, und das zusätzliche Elektron, das an das Bor gebunden ist, wird verwendet, um eine kovalente Bindung mit einem benachbarten Siliziumatom einzugehen, also bleibt es auch dort, wo es ist. Löcher bewegen sich also in Bor-dotiertem Silizium, aber Elektronen bewegen sich nicht von einem zum nächsten, zum nächsten, zum nächsten, also werden Elektronen in diesem Fall nicht Träger genannt.
Nakshatra Gangopadhay