Что такое дырки? Как движутся дырки во внешнем электрическом поле?

В полупроводниках, электронная структура может быть описана в терминах электронов и дырок. Дырка — это положительно заряженная квазичастица, которая ведет себя как недостающий электрон в электронной структуре материала.

Дырка возникает, когда электрон валентной зоны полупроводника поглощает энергию и переходит на более высокий энергетический уровень, оставляя за собой свободную дырку в валентной зоне. Эта свободная дырка может перемещаться по кристаллической решетке материала, заполняясь соседними электронами. При этом, электроны, смещаясь, оставляют свободные дырки там, где они ранее находились.

Движение дырок во внешнем электрическом поле аналогично движению положительных зарядов. Под действием электрического поля, свободные дырки начинают двигаться в направлении, противоположном направлению электрического поля. Это происходит потому, что положительно заряженная дырка будет двигаться в направлении, где отсутствуют электроны, то есть в направлении, противоположном потоку электронов.

Движение дырок в материале осуществляется за счет перехода свободных дырок от атома к атому. При этом, дырка передает свою положительную зарядку от одного электрона к другому в кристаллической решетке.

Важно отметить, что в полупроводниках электроны и дырки взаимодействуют друг с другом. Когда свободная дырка движется, она может захватить электрон и рекомбинировать с ним, что приводит к исчезновению дырки. Однако, при определенных условиях, таких как наличие допинга и создание p-n-переходов, движение дырок и электронов может быть контролируемым и использоваться для создания электронных устройств, таких как транзисторы и диоды.