為什麼半導體靠空穴導電？

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半導體導電不單單靠空穴。一般來說，在半導體中空穴和電子都會參與導電。實際上，空穴和電子導電都是電子導電。所謂空穴是處於價帶的電子在移動的過程中表現的像一個正電荷一樣，所以就起了個名字叫空穴。這麼說吧，半導體里的電子可以看成在跳棋（玻璃球那種）棋盤上的玻璃球，整個棋盤上都擺滿了玻璃球（電子）。在絕度零度下，這些玻璃球都規規矩矩的待在各自的位置上，當溫度超過絕對零度或光照或輻射等，有些玻璃球（電子）就會受到激發脫離棋盤上的洞洞，這些玻璃球（電子）就可以自由移動了，稱為電子，這時電子處於導帶；而玻璃球離開後留下的洞洞就稱為空穴，因為旁邊的玻璃球（電子）可以移動到這個洞洞上，它的表現就好像是正電荷反方向移動一樣，所以說空穴就是處於價帶的電子。當在半導體兩端施加電壓後，電子（導帶中的電子和價帶中的電子）都向電源的正極流通，就形成了電流，但是價帶電子只能從一個洞洞移動到另一個洞洞，就好像是一個正電荷反方向移動一樣，並且他的表現和電子很不相同，包括有效質量、遷移率等等都不同，所以就稱為空穴。

咦，那我再不請自來回答一發好了~

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首先呢，半導體中原子的外層電子存在一系列的能量狀態，這一系列的能量狀態呢就叫做能級（或者能階），這些能級根據被電子佔據的概率密度分布，形成了兩個概率較大的區域，稱為能帶，其中能量低的叫做價帶，高的叫導帶。價帶和導帶之間的區域有的書上叫帶隙或能隙，也有的叫禁帶。處於價帶的外層電子就稱為價電子。

好了，基本知識講完我們來說說半導體是怎麼導電的。

一般來說，內層電子被束縛的很緊，不參與導電。那麼參與導電的就是原子的外層電子。

具體是這樣的，我們以極純的單晶硅（Si）為例。

在硅晶體中，每個硅原子都要和四個最近鄰的硅原子形成共價鍵，以達到8電子的穩定結構。這裡所謂的共價鍵就是指，兩個原子各出一個價電子湊成一對兒，這一對兒電子算倆原子共用的。

那麼我們看，在不考慮邊界的情況下，硅晶體中是不是人人都外層8電子，超級穩定普天同慶啦？是的，但是這樣它就不會表現出導電性了。所以價電子們不會安分守己呀，它們之中的一些會因為某些特殊的原因被激♂發到導帶，也就是具有了較高的能量，這樣它就可以脫離原子的控制而可以在原子間的空隙中自由流動啦，這時候它就從價電子變為了自由電子，可以形成電流啦。

我們知道，硅晶體中原子外層一個蘿蔔一個坑，跑掉了一個自由電子自然就會留下一個坑，這個坑就是所謂的空穴。這些空穴也不是恆定不變的，它可以被其他的價電子填補，也就是還處在價帶中的那些電子可以在各個坑之間跳槽~所以說，價帶中的電子也是可以導電的，但是和自由電子有很多不同，因為他們並不是自由流動的，只能在各坑之間轉移。因為坑少電子多，價電子導電的時候誰也不知道是哪個電子在動，所以我們通常認為是坑在動，由於坑和電子運動方向相反，所以我們說它帶正電，這就是所謂空穴導電的來由。

也就是說，自由電子導電和空穴導電是同時存在的，他們的本質分別是導帶和價帶中電子的流動。答主在初學的時候由於課本語焉不詳也曾經疑惑過，電子和空穴同時導電不會互相中和形成電中性嗎？了解了上述機理之後就會明白這個問題根本不存在。自由電子能量高，怎麼會呆在坑裡呢。（當然有一小部分會碰撞失能成為價電子，但是同時會激發另一些電子，所以動態上是平衡的。）所以自由電子和空穴就像是空氣和水，空氣更活躍所以更遠離地面的束縛。它們的導電就像是風和水流共存。

在單晶硅中，我們發現每個自由電子的出現都會伴隨出現一個空穴，也就是說自由電子數量和空穴數量是一樣的，這樣的半導體我們稱為本徵半導體。

通常半導體都不會是本徵的，而是摻雜半導體。由於雜質的存在，空穴和自由電子的數量不會再相等，就會產生所謂的多數和少數載流子，通常稱為多子和少子。

比如說磷（P）摻雜的硅晶體，由於磷為五價元素，它在與附近原子形成四個共價鍵之後還會多出一個電子，此電子就會成為在原子間隙流動的自由電子，它的產生並不伴隨著空穴，所以此半導體中自由電子會多於空穴，稱為N型半導體，此種雜質稱為施主雜質。

同樣的道理，硅晶體中若是摻雜了硼（B），空穴就會成為多子，形成P型半導體，此處硼（B）為受主雜質。

回答完畢~

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固體物理和半導體物理對這方面有詳盡描述，首先要澄清一點，半導體不只靠空穴導電，如上述各位提到，半導體有兩種導電方式，空穴導電或電子導電，下面我詳述電子和空穴導電機理：

其實本徵半導體是不導電的。（即純凈且整齊排列的單一原子構成的半導體）要導電先要激活電子，半導體激活電子需要的能量雖不像絕緣體那樣巨大，但相比導體在常溫就能激發自由電子導電的情況，半導體要激發自由電子導電還是較難的，它的導電能力介於導體和絕緣體之間，但半導體有個特點，一旦受到光、溫度、電磁波、或雜質的影響，生巨導電性能會發大變化。人們利用這種特性給半導體中摻入雜質來影響它的導電能力（基本是加強），其中大致分兩種摻雜，由於硅鍺都是4價原子，故可以摻雜5價或3價原子來替代晶體中原來的4價原子，由於3、5價原子並不能與4價原子形成四個共價鍵而穩定，故淨餘出正電荷或負電荷，我們都知道電荷可以導電，在這種淨餘電荷的作用下，半導體的導電能力大大加強。（在純凈的一百萬個硅原子中摻入一個雜質原子，導電能力會上升10的6次方個量級）

看似前面的說明與問題無關，但前面的解釋卻是問題回答的基礎

空穴和電子導電的情況都是摻入雜質原子來做到的，其中摻入3價原子會導致3價原子與4價原子形成3個共價鍵，但我們都知道，硅原子（4價）要形成4個共價鍵才能達到穩定，因此會在周圍環境奪取電子，從而形成正電荷淨餘，這就是空穴啦，而空穴處由於有淨餘的正電荷，因此會吸引周圍其他的電子過來，這樣電子在半導體中運動就容易多了，我們可以發現，空穴導電看似是淨餘正電荷吸引其他電子而將正電荷轉移，其實事實上仍是電子導電，移動的空穴只是正電荷等效，由於3價原子摻雜不如5價原子帶來的電子多，因此空穴導電比電子導電要困難一些。

以上只是很淺顯很淺顯的掃盲，並未涉及能級和倒空間，如果想完全搞清楚，可以參考黃昆的《固體物理學》，和劉恩科的《半導體物理學》

可以想像成。。。恩華容道吧沒有空位就無法移動木塊

或者這樣想假如電子（n個）佔滿所有的位置，顯然電流密度是0（n個電子移動速度的矢量和）

現在如果某個位置少了一個電子，就相當於是從原來的矢量和里減去了一部分，於是電流密度不再為0

這時不管電流密度是正是負（負的話說明電流反向），都是「導電」的

再或者，考慮電子是無法區分的，唯一能判斷「電子在移動」的條件就是「不對稱性」。空穴引入了不對稱性，所以就可以判斷「電子在移動」，從而有「電流」了

最簡單也最經典的比喻hole為bubble,沒有water（electron）的空缺，哪來bubble (hole). Hole不過是一個概念，來表達electron的空缺和移動。

請問，為何電流的計算是空穴電流加上電子電流？