なぜ電子は半導体の正孔よりも速く動くのですか?


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電子が離れると、穴だけが作成され、別の電子が穴を埋めると、穴だけが移動するので、そのようにして、両方が同じ速度で電流を伝導する必要があります。しかし、正孔は電子よりも移動度が高いと言われています。それがどういうことか説明してください、私は混乱しています。


en.wikipedia.org/wiki/Electron_mobility(ホールもカバー)
Fizz

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簡略化されたTLDR:自由電子と「束縛」電子の2つの「タイプ」の電子が常に存在します。自由電子は空間を自由に移動します。束縛電子は、1つの共有結合から別の共有結合にのみジャンプできます。当然、束縛された電子は自由電子よりもゆっくりと移動します。これがあなたの質問に対する答えです。(注:ホールは、欠落している自由電子ではなく、欠落している束縛電子の単なる抽象化です。ホールは、自由電子の対称的な対応物ではありません)。
akhmed

このような現象についてより良いアイデアを得るために、「半導体物理学:K.Seegerによる紹介」という本を読んでいます。
crowie 2016年

回答:


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おそらく、エネルギー状態から始める方が簡単かもしれません。

自由電子(ある原子から別の原子に移動するもの)は伝導帯にあり、正孔(軌道に電子がない)は価電子帯(同じリンク)にあります。

伝導帯は価電子帯よりも高いエネルギーレベルにあり、これは物事がより速く動くことを意味します。さらに興味深いことに、電子が伝導帯から価電子帯に移動する(そして穴を埋める)には、エネルギーをいくらか失う必要があります。

より直感的な観点から見ると、価電子軌道に穴が開いたときに、考えられるすべての電子がそこに落ちるわけではありません。かなりの数が通り過ぎて、(決定的に)より低いエネルギーバンドに移動するのに十分なエネルギーを失った電子が穴を埋めます。

この電子が軌道を離れたとき(穴が開いたとき)は、衝突またはおそらく熱のみによってエネルギーが追加されたためです(そうでない場合、伝導帯のより高いエネルギー位置をとることができませんでした)。それがそのエネルギーを使い果たしたとき(光子を放出することができる別のオブジェクトに移動または衝突することによって-これは電子が1光子相当のエネルギーを失ったことを意味します)、その余分なエネルギーを失って価電子帯に落ちることができます。

これはおそらく、エネルギーレベルのより詳細な考察によって説明されます


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この答えは理にかなっています、私は説明を探していてこれを見つけました: 基本的に同じことを述べているin.answers.yahoo.com/question/index?qid=20101101081211AAzjjDc。伝導帯の電子; 価電子帯の穴。
Bimpelrekkie、2015年

私の疑問を解決してくれたBroに感謝します。今、私は正しい方法で考えています!
HumbleBee 2015年

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伝導帯の電子は、価電子帯の穴に移動する前に「余分な」エネルギーを失うことができないことに注意してください。エネルギーを失うことと別のエネルギーレベルに移動することは同じことです。つまり、基本的に、電子と正孔が融合するためには、3つのものが同時に存在する必要があります。電子、正孔、および余分なエネルギーを吸収するものです。である場合、余分なエネルギーが光として放射離れることができます。他の場合では、基質原子が運動(熱)エネルギーとしてそれを吸収します。
Ilmari Karonen

もちろん、答えはシンプルにしようと努めていました。電子がそのエネルギーレベルに見合った位置を見つけるという根本的な問題は私の第一のポイントであり、より高いエネルギーレベルはより高い移動度に相当します。
Peter Smith

@Ilmari Karonen:その下に空の状態がある場合、伝導帯の電子は余分なエネルギーを失う可能性があります。どちらの性質でも:従来のホール、同じ(伝導)バンドの空孔、またはドーピングによって生成された束縛状態
Incnis Mrsi 2016
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