Gap (fizic)

În electronică , orificiul electronic , numit și simplu gaură , este, împreună cu electronul , unul dintre cei doi purtători de sarcină care contribuie la trecerea curentului electric în semiconductori .

Descriere

Gaura are în valoare absolută aceeași sarcină ca electronul , dar contrar a ceea ce se întâmplă cu această particulă, sarcina sa este pozitivă. În mod similar cu modul în care masa electronului din interiorul unui semiconductor este definită (în aproximare a masei efective ), masa unei găuri variază în funcție de material și de nivelul de energie căruia îi aparține, dar este întotdeauna mai mare decât cea a electronilor în același material. O altă caracteristică a găurilor este că mobilitatea lor este mai mică decât cea a electronilor: în siliciu raportul dintre mobilitatea electronilor și cea a găurilor este de aproximativ 2,5 - 3.

Deși este convenabil să considerăm găurile ca purtători reali de sarcină pozitivă, este important să ne amintim că gaura este o cvasiparticulă , schematizată ca lipsa unui electron în interiorul unui semiconductor.

Când un cristal de siliciu (tetravalent) este dopat cu atomi trivalenți (de exemplu bor ), care au doar trei electroni în starea de valență, una dintre cele patru legături ale siliciului rămâne liberă. Prin urmare, electronii adiacenți se pot mișca cu o anumită ușurință și pot ocupa această poziție liberă ; această poziție se numește apoi vacanță sau decalaj .

Un observator exterior, concentrându-se asupra mișcării unei găuri, ar vedea o sarcină pozitivă în mișcare, chiar dacă acest lucru nu este altceva decât rezultatul mișcării electronilor în direcția opusă. Prin urmare, un curent de electroni este echivalent din toate punctele de vedere cu un curent de gaură: din acest motiv, comportamentul electric al unui semiconductor poate fi descris indiferent în termeni de curent de electron sau găuri. Pentru cele spuse, fiecare dintre cei doi curenți este egal cu celălalt.

Descrierea decalajului ca o particulă încărcată pozitiv este totuși foarte utilă și permite descrierea cu ușurință și cu precizie a comportamentului semiconductoarelor. În fizica în stare solidă , este descrisă și o stare legată între gaură și electron, care se numește exciton .