作业帮关于空穴导电的微观解释,以及PN结导电的几个疑问
来源：学生作业帮 编辑：拍题作业网作业帮 分类：语文作业 时间：2024/04/28 01:55:22
关于空穴导电的微观解释,以及PN结导电的几个疑问
最近在看固态电子学,对于半导体导电这方面感觉受益良多,现说下个人对空穴导电的几点认识以及一些关于pn结导电的疑问.
空穴导电的本质：当电子从价带进入导带后,原先与其共价的电子则失去了约束,形成了在共价带的导电,同时也因为之前电子的迁移,则共价带中有了空的能态以供电子移动,所以形成了所谓的“空穴导电”.特殊的,在掺杂半导体中,以3价掺杂4价本征半导体为例,因为天生的在与4价原子的结合中缺少一个电子,即造成在共价带之上出现了一个空的能级,从而可以使共价带中的电子很容易就可以达到这个空的能级中,而在价带中留下了大量空的能态,从而保证了价带中电子的移动,空穴即可理解为没有被电子占据的能态.
但是在pn结的导电中,p型半导体中价带中有大量空的能态,而n型半导体中导带有大量自由电子,在外加正向电场（p到n）的作用下（一下简略用n代替n型半导体,p代替p型半导体）,n中的电子向p移动,p中的电子向电源移动,但是n中的导带的自由电子是仍要移动到p的导带吗,还是会走向p的价带中,当然如果从能级跃迁的角度来理解,应该还是到导带,要不是否会产生额外能量的释放,不过应该是这样吗,毕竟电子总是倾向于向占据低能级的能态,而是否会去占据的是p中价带的空的能态呢?
向大家请教,有错误的地方,尽管批评指正,谢谢.
由于还没有看到pn结导电的部分，所以问题中提及的仅是个人一些想法，不当之处请见谅，呵呵。
同样的问题在纯靠空穴导电的材料中是否也存在？即电子总是在价带中移动而不会跃迁到导带，不过毕竟由于价带的能级低，似乎更合理一些，呵呵。
我同意你对于我说的热激发的问题的纠正，以及少子存在的问题，但是我这里主要强调的是P型掺杂的结果，即改变了本征半导体本来的特性，还有我主要想知道的是我在问题主要部分中提到的pn结导电过程的一些微观过程的疑问，主要考虑多子导电的过程，主要想知道电子在导通的过程中有没有可能在导带和价带间“穿越”（应该主要是由导带到价带），我记得以前刚学pn结的时候好像在有这样一个说法，即两种半导体在接触之后，会有少量的空穴和电子的“结合”，然后由于电荷量在两种半导体中的平衡被打破，就在pn结间形成了一个电场，由n到p，从而阻止了电子空穴的继续漂移，但是在外加电场，pn结导通的情况下，这种结合是否会再次出现，还是只是电子和空穴各自在导带和价带中沿着电场移动，假设是在常态下的导通，比如室温，请继续，谢谢。
最近在看固态电子学,对于半导体导电这方面感觉受益良多,现说下个人对空穴导电的几点认识以及一些关于pn结导电的疑问.
空穴导电的本质：当电子从价带进入导带后,原先与其共价的电子则失去了约束,形成了在共价带的导电,同时也因为之前电子的迁移,则共价带中有了空的能态以供电子移动,所以形成了所谓的“空穴导电”.特殊的,在掺杂半导体中,以3价掺杂4价本征半导体为例,因为天生的在与4价原子的结合中缺少一个电子,即造成在共价带之上出现了一个空的能级,从而可以使共价带中的电子很容易就可以达到这个空的能级中,而在价带中留下了大量空的能态,从而保证了价带中电子的移动,空穴即可理解为没有被电子占据的能态.
但是在pn结的导电中,p型半导体中价带中有大量空的能态,而n型半导体中导带有大量自由电子,在外加正向电场（p到n）的作用下（一下简略用n代替n型半导体,p代替p型半导体）,n中的电子向p移动,p中的电子向电源移动,但是n中的导带的自由电子是仍要移动到p的导带吗,还是会走向p的价带中,当然如果从能级跃迁的角度来理解,应该还是到导带,要不是否会产生额外能量的释放,不过应该是这样吗,毕竟电子总是倾向于向占据低能级的能态,而是否会去占据的是p中价带的空的能态呢?
向大家请教,有错误的地方,尽管批评指正,谢谢.
由于还没有看到pn结导电的部分，所以问题中提及的仅是个人一些想法，不当之处请见谅，呵呵。
同样的问题在纯靠空穴导电的材料中是否也存在？即电子总是在价带中移动而不会跃迁到导带，不过毕竟由于价带的能级低，似乎更合理一些，呵呵。
我同意你对于我说的热激发的问题的纠正，以及少子存在的问题，但是我这里主要强调的是P型掺杂的结果，即改变了本征半导体本来的特性，还有我主要想知道的是我在问题主要部分中提到的pn结导电过程的一些微观过程的疑问，主要考虑多子导电的过程，主要想知道电子在导通的过程中有没有可能在导带和价带间“穿越”（应该主要是由导带到价带），我记得以前刚学pn结的时候好像在有这样一个说法，即两种半导体在接触之后，会有少量的空穴和电子的“结合”，然后由于电荷量在两种半导体中的平衡被打破，就在pn结间形成了一个电场，由n到p，从而阻止了电子空穴的继续漂移，但是在外加电场，pn结导通的情况下，这种结合是否会再次出现，还是只是电子和空穴各自在导带和价带中沿着电场移动，假设是在常态下的导通，比如室温，请继续，谢谢。
我很认真的看了你写的问题,我也对半导体物理很感兴趣,希望和你交流.我也在学习这方面的东西.
对于你提到的“同样的问题在纯靠空穴导电的材料中是否也存在?即电子总是在价带中移动而不会跃迁到导带,不过毕竟由于价带的能级低”这句话,
我认为不存在.因为,“电子总是在价带中移动而不会跃迁到导带”是不可能的. 只有在绝对零度的时候,才能让电子全部在价带,即价带全满,导带全空.但事实上,绝对零度永远达不到（热力学第三定律）.所以,材料总会存在自身的热激发,即总会有一部分电子通过热运动跃迁到导带中去,从而在价带中产生等量的空穴.
好的,继续交流吧.
我再说明一下：
1、 我说的“价带全满,导带全空”,明确的指明了温度是在 绝对零度,这时候是束缚态.
2、 再来说说P型半导体吧.没错,P型半导体在价带中存在大量大量的空穴,P型半导体“几乎全靠”空穴导电（称之为多子）.为什么说几乎呢?因为这并不意味着导带中就没有电子,事实上P型半导体导带仍然会有少量的电子（称之为少子）（公式也可以说明这点）.而这个电子就是来源于热激发.
3、再补充一下,“热激发实际上就是掺杂半导体的特性”这话不对呀,热激发不论是掺杂半导体,还是非掺杂半导体（即本征半导体）都有自身热激发现象（除非温度是绝对零度,但这是无法达到的）.
4. 补充一个公式来说明一点,在热平衡状态下,不论是掺杂半导体,还是非掺杂半导体（即本征半导体）,都有如下关系：
5. 从公式中也可以看到,价带中的空穴,导带中的电子,二者会同时存在的,并且二者的乘积为定值（当然,前提是处于热平衡状态）
好的,继续说说吧.
你关心的问题是 ：主要想知道电子在导通的过程中有没有可能在导带和价带间“穿越”（应该主要是由导带到价带）
其实,这个情况是存在的. PN结,加正向电压的时候,P区的多子（空穴）向N区扩散,N区的多子（电子）向P区扩散.那么,就会有一部分的电子和空穴在中间相遇,发生载流子的复合现象.
事实上,这个载流子的复合过程,就是导带中的电子跌落到价带中添补了空穴,结果是这一对载流子（电子空穴）成对消失.
补充：PN结正偏的时候,P区N区的多子向对方区域扩散的过程中,载流子在势垒区发生复合,至于有多少载流子会被复合掉,有多少载流子能顺利地扩散到对方区域,这个比例大小与外加的正向电压有关系,在不同的电压范围内比例不一样.
都讨论两天了,不知道我的回答您满意吗?
对于你提到的“同样的问题在纯靠空穴导电的材料中是否也存在?即电子总是在价带中移动而不会跃迁到导带,不过毕竟由于价带的能级低”这句话,
我认为不存在.因为,“电子总是在价带中移动而不会跃迁到导带”是不可能的. 只有在绝对零度的时候,才能让电子全部在价带,即价带全满,导带全空.但事实上,绝对零度永远达不到（热力学第三定律）.所以,材料总会存在自身的热激发,即总会有一部分电子通过热运动跃迁到导带中去,从而在价带中产生等量的空穴.
好的,继续交流吧.
我再说明一下：
1、 我说的“价带全满,导带全空”,明确的指明了温度是在 绝对零度,这时候是束缚态.
2、 再来说说P型半导体吧.没错,P型半导体在价带中存在大量大量的空穴,P型半导体“几乎全靠”空穴导电（称之为多子）.为什么说几乎呢?因为这并不意味着导带中就没有电子,事实上P型半导体导带仍然会有少量的电子（称之为少子）（公式也可以说明这点）.而这个电子就是来源于热激发.
3、再补充一下,“热激发实际上就是掺杂半导体的特性”这话不对呀,热激发不论是掺杂半导体,还是非掺杂半导体（即本征半导体）都有自身热激发现象（除非温度是绝对零度,但这是无法达到的）.
4. 补充一个公式来说明一点,在热平衡状态下,不论是掺杂半导体,还是非掺杂半导体（即本征半导体）,都有如下关系：
5. 从公式中也可以看到,价带中的空穴,导带中的电子,二者会同时存在的,并且二者的乘积为定值（当然,前提是处于热平衡状态）
好的,继续说说吧.
你关心的问题是 ：主要想知道电子在导通的过程中有没有可能在导带和价带间“穿越”（应该主要是由导带到价带）
其实,这个情况是存在的. PN结,加正向电压的时候,P区的多子（空穴）向N区扩散,N区的多子（电子）向P区扩散.那么,就会有一部分的电子和空穴在中间相遇,发生载流子的复合现象.
事实上,这个载流子的复合过程,就是导带中的电子跌落到价带中添补了空穴,结果是这一对载流子（电子空穴）成对消失.
补充：PN结正偏的时候,P区N区的多子向对方区域扩散的过程中,载流子在势垒区发生复合,至于有多少载流子会被复合掉,有多少载流子能顺利地扩散到对方区域,这个比例大小与外加的正向电压有关系,在不同的电压范围内比例不一样.
都讨论两天了,不知道我的回答您满意吗?
关于空穴导电的微观解释,以及PN结导电的几个疑问
关于半导体空穴导电有很多人说空穴导电是指电子运动可以看作空穴的反方向运动我有一些疑问1 若是这样那么霍尔效应中如何判断半
半导体PN结中参与导电的载流子是空穴和自由电子,那是否意味着流过PN结的电流为自由电子的两倍?
说明PN结的单向导电原理
论述PN结单向导电的成因
PN接怎样持续导电,空穴电子对数量有限,能描述一下半导体两端的空穴,电子怎样“更新”以维持浓度吗?
pn结单向导电问题我想问,会不会出现这种情况：电源的负极通过导线提供电子给p区的空穴,然后n区的电子通过导线吸引到电源的
半导体中的空穴数量大大超过自由电子的数量,成为空穴导电为主的半导体,称为?型(A)N型(B)P型(C)PN型(D)NP型
PN结的导电①如果把PN结弄断,单独P区如何导电?②物理上说电流是由于电子的移动产生的.PN结正偏时,P结中导电的是多子
1、半导体中有空穴和电子两种载流子_____导电,这一点与金属导体的导电机理_______
关于PN结中的电子和空穴
LED的PN结及空穴是怎么一会事?