空穴

空穴又称电洞（ 电子 hole），在固体物理学中指 共价键 上流失一个电子，最后在共价键上留下空位的现象。 当 原子 中的电子从价带（完全充满电子的原子的最 散逸层 ）移动到 导带 （原子中电子容易逃逸的区域）时，就会形成空穴，这在半导体中比较常见。

由于半导体内有自由电子和可以移动的空穴，所以给半导体外加一个 电场 时，自由电子就可逆着电场的方向移动，形成电子流；同时空穴也顺着电场的方向移动，形成空穴电流。温度越高时， 半导体材料 的外层 价电子 所形成的共价键越容易被破坏，形成更多电子与空穴。半导体中的电子和空穴就越多，导电能力就越大。

介绍

概念

当满带顶附近产生p0个空态时，其余大量电子在外 电场 作用下所产生的电流，可等效为p0个具有正电荷q和正 有效质量 mp,速度为v(k)的准经典粒子所产生的电流。这样的准经典粒子称为空穴。

半导体如锗和硅 晶体 的 能带结构 ，类似于 绝缘体 ， 导带 中没有电子而 价带 是满带，但其间的禁带宽度较小，如硅约1.1eV，锗约0.7eV。常温下，由于热运动，少量在价带顶部的能量大的 电子 就可能越过禁带而升迁到导带中去成为“自由电子”，这些电子可以通过电子导电形成电流。

由于电子的升迁，在原来是满带的价带中就空出了 相等 数量的 量子态 ，其余未升迁的电子就可以进入这些量子态而改变自己的量子态。这些空的量子态叫空穴。由于空穴的存在，价带中的电子就松动了，也就可以在 电场 的作用下形成电流了。

特征

1.荷电量与电子相等但符号相反，既荷+q;

2. 有效质量 数值等于 价带 顶空态所对应的电子有效质量，但符号为正，即 ;

3.速度为价带顶空带所对应的 电子 速度;

4.浓度等于空态密度p0。

原理

一个呈电中性的 原子 ，其正电 质子 和负电电子的数量是 相等 的。当少了一个负电的电子，那里就会呈现出一个正电性的空位——空穴；反之，当有一个电子进来掉进了空穴，就会发出 电磁波 —— 光子 。

空穴不是 正电子 ，电子与正电子相遇 湮灭 时，所发出来的光子是非常高能的(即所谓的猝灭现象)。那是两粒子的质量所完全转化出来的电磁波能（通常会转出一对光子）。而电子掉入空穴所发出来的光子，其能量通常只有几个电子伏特。

半导体由于禁带较窄， 电子 只需不多的能量就能从 价带 激发到 导带 ，从而在价带中留下空穴。周围电子可以填补这个空穴，同时在原位置产生一个新的空穴，因此实际上的电子运动看起来就如同是空穴在移动。

在半导体的制备中，要在4价的本征半导体（纯硅、锗等的 晶体 ）的基础上掺杂。若掺入3价元素杂质（如硼、 镓 、 、铝等），则可产生大量空穴，获得P型半导体，又称空穴型半导体。空穴是P型半导体中的 载流子 ，为多子。

在半导体里，出现了空穴这样一个名词。当参杂B进入Si内此时B会以 和Si形成稳定 共价键 ，即每个B会接受一个 电子 (电子来自其他Si之间的共价键中的 价电子 )。

使自己周围价电子变成4个才能和周围的4个Si形成稳定共价键故每加入1个B 原子 将产生一个空穴。

空穴并不是真实存在的，只是对大量电子运动的一种等效，空穴的流动其实就是大量电子运动的等效的反运动，这从空穴的定义和特性就可以知道。

空穴导电

一般的解释是，由于在四价的硅或锗 晶体 中掺进了三价的铟或镓原子，这些原子和硅或锗的原子的化合键中就缺少了一个电子．这个缺位叫空穴．这样的材料叫P型半导体．在外 电场 中，P型半导体中的电子会逆电场方向依次填补空穴，同时空穴也就沿电场方向移动．空穴就可以被认为是带正电的粒子，以它的运动取代电子的运行来解释P型半导体中电流的形成．用空穴概念甚至可以解释P型半导体的 霍尔效应 ．一块通有电流的P型半导体置于 磁场 中．其中的空穴沿电流方向运动受磁场力方向向上，因而会在上缘集聚，使上缘带正电，同时下缘就带了负电．上缘 电势 就高于下缘电势．这一解释完全符合实验结果，说明概念是正确的。