안에순수한 게르마늄과 실리콘의 결정에서 원자 사이의 연결은 하나의 공통 궤도에서 인접한 두 원자에 속하는 두 전자의 회전으로 인해 수행됩니다. 이 연결을 쌍 전자 , 또는 공유결합 (그림 10, ㅏ).게르마늄과 실리콘은 4가 원소이며, 그 원자는 4개의 원자가 전자를 가지며, 그림 1에서 보는 바와 같이 인접한 4개의 원자 사이에 공유 결합이 형성됩니다. 10, 비.이 그림에서 쌍을 이루는 공유 결합은 인접한 두 원자를 연결하는 평행선으로 표시되고, 이러한 결합을 형성하는 전자는 검은 점으로 표시됩니다. (1) 공유 결합으로 연결된 전자는 반도체의 전기 전도성에 참여하지 않습니다. 전기 전도성이 나타나려면(즉, 반도체가 전류를 전도할 수 있게 되려면) 공유 결합 중 일부를 끊어야 합니다. 공유 결합이 없는 전자는 반도체 결정 전체를 자유롭게 이동할 수 있으며 전기 전도도에 참여할 수 있습니다. 그러한 전자를 전자라고 부른다. 무료 , 또는 전도 전자 (그림 10, V).공유 결합의 파괴는 반도체의 온도 상승(가열), 빛 조사 및 기타 에너지 영향으로 인해 전자에 추가 에너지가 부여될 때 발생합니다. 결과적으로 자유전자의 에너지는 증가하고, 그 에너지 준위는 전도대의 에너지 준위와 일치합니다.
이전에 전자(또는 깨진 공유 결합)가 있던 원자 외부 궤도의 위치를 구멍. 에너지 다이어그램에서
그림 10.게르마늄과 실리콘 결정 격자의 평면 모델 (aBC)및 에너지 다이어그램 (g)
구멍은 자유 에너지 수준에 해당합니다 (2) 가전자대에서 전자가 전도대로 이동했습니다(그림 10, G).전자 중 하나를 잃은 원자는 전자 전하의 절대값과 동일한 양전하를 가집니다. 따라서 정공의 형성은 양전하의 생성과 동일합니다. р= +q(q ≒ 1,6 *10 -19 Cl - 전자 전하).
전도대에서 자유전자가 형성되고 가전자대에서 정공이 형성되는 것을 '정공'이라 한다. 전하 캐리어의 생성 , 또는 전자-정공 쌍의 생성 , 왜냐하면 절대적으로 순수한(진성) 반도체에서는 전도대에 자유 전자가 나타나면 필연적으로 가전자대에 정공이 나타나기 때문입니다.
자유전자는 에너지의 일부를 잃어 전도대에서 원자가대로 이동하여 그 안에 있는 정공 중 하나를 채울 수 있습니다. 이 경우 공유 결합이 복원됩니다. 이 과정을 재조합 . 따라서 재결합에는 항상 전자-정공 쌍의 손실이 수반됩니다.
재결합은 항상 전자가 더 낮은 에너지 상태로 전이되는 것을 의미합니다. 이때 방출되는 에너지는 빛의 양자(광자) 형태로 방출되거나 열에너지로 변환될 수 있습니다.
전하 캐리어가 생성되는 순간부터 재결합까지의 시간 간격을 인생 시간,그리고 그가 평생 동안 이동한 거리는 다음과 같습니다. 확산 길이 .
진성 반도체의 전하 캐리어 농도.
-273.16°C를 초과하는 온도에서 반도체는 항상 깨진 공유 결합을 포함합니다. 특정 수의 자유 전자와 동일한 수의 정공. 자유 전자와 정공의 수 또는 농도는 밴드 갭 Δ에 따라 달라집니다. 윈온도: Δ가 작을수록 커집니다. 여그리고 더 높은 온도. 주어진 온도에서 전하 캐리어 생성 과정은 재결합 과정과 균형을 이룹니다. 이 상태의 반도체를 반도체라고 한다. 평형 . 평형 상태의 반도체의 경우 자유 전자의 농도 N , 홀 농도와 동일 아르 자형 , (첨자 / 순수 또는 진성 반도체에 해당) 원자가 밴드에 있으며 다음과 같이 쓸 수 있습니다.
ni 파이 = ni2 = 파이2 = const.
작업의 목적은 EHP의 물리적 프로세스에 익숙해지고, 게르마늄과 실리콘으로 만들어진 다이오드의 전류-전압 특성과 반도체의 밴드 갭과 온도에 대한 의존성을 연구하고, 게르마늄의 밴드 갭을 결정하고, 연구하는 것입니다. p-n 접합을 수광기(포토다이오드)로 사용합니다.
반도체의 전자와 정공
고체에서 원자는 서로 원자 크기 정도의 거리에 위치하므로 그 안의 원자가 전자가 한 원자에서 다른 원자로 이동할 수 있습니다. 그러나 일반적으로 전자 밀도의 분포는 엄격하게 고정되어 있으므로 이 과정은 전기 전도성으로 직접 이어지지 않습니다. 예를 들어, 게르마늄과 실리콘에서는 두 개의 전자가 결정의 인접한 두 원자 사이에 공유 결합을 형성합니다. 전도성을 생성하려면 결합 중 적어도 하나를 끊고 전자를 제거한 다음 모든 결합이 채워지는 결정의 다른 셀로 옮겨야 하며 이 전자는 중복됩니다. 그러한 전자는 이후에 세포에서 세포로 이동합니다. 불필요하므로 과도한 음전하를 띠고 있습니다. 전도 전자가 됩니다.
깨진 결합은 결정 주변을 떠도는 구멍이 됩니다. 왜냐하면 이웃 결합의 전자가 빠르게 떠난 결합을 대신하기 때문입니다. 결합 중 하나에 전자가 없다는 것은 원자 쌍이 정공과 함께 전달되는 단일 양전하를 가지고 있음을 의미합니다. 전자와 정공은 반도체의 자유 전하 캐리어입니다. 불순물이나 결함이 없는 이상적인 결정에서는 결합된 전자 중 하나가 여기되어 전도 전자로 변환되면 필연적으로 정공이 나타나므로 두 유형의 캐리어의 농도는 동일합니다.
전자-정공 쌍을 형성하려면 밴드 갭 Ed를 초과하는 에너지를 소비해야 합니다. 예를 들어 게르마늄 Ed = 0.66 eV의 경우. 실리콘 Ed의 경우 = 1.11eV.
전자와 정공이 형성되는 과정 외에도 전자와 정공이 사라지거나 재결합되는 반대 과정이 있습니다. 홀 옆에 있는 전도 전자는 끊어진 결합을 복원합니다. 이 경우 전도전자 1개와 정공 1개가 사라진다. 빛과 같은 외부 영향이 없으면 양방향으로 발생하는 프로세스의 동적 평형이 설정됩니다. 전자와 정공의 평형 농도는 절대 온도 T, 밴드 갭 Ed, 불순물 농도 및 기타 요인에 의해 결정됩니다. 그러나 전자와 정공의 농도(각각 n과 p)의 곱은 불순물의 양에 의존하지 않으며 주어진 반도체에 대해 Ed의 온도와 값에 의해 결정됩니다.
여기서 k는 볼츠만 상수입니다. A는 비례 계수입니다.
공식의 두 가지 결과를 고려해 보겠습니다. 진성(순수) 반도체에서는 전자와 정공의 농도가 동일합니다.
도핑된 반도체에서 불순물의 양이 충분히 많으면 다수 캐리어의 농도는 불순물의 농도와 거의 같습니다. 예를 들어, n형 반도체에서 전자의 농도는 도너 원자의 농도와 같습니다. 그러면 정공(소수 캐리어)의 농도는 다음과 같습니다.
평형 상태의 전자-정공 전이
단결정에서는 n형 반도체에서 p형 반도체로 급격한 전이가 발생할 수 있습니다. 그림에서 MM 라인 왼쪽에 있는 결정의 p형 부분에는 다수 캐리어(정공, 대략 동일한 수의 음수셉터 이온 및 소수의 전자)가 포함되어 있습니다. 오른쪽 n형에는 각각 전도 전자(다수 캐리어), 양이온 공여 이온 및 소수의 정공이 포함되어 있습니다.
이상적인 EMF의 전압 특성
I(U) 의존성을 EDP(다이오드)의 전류-전압 특성이라고 합니다.
공급 전압 값과 소스 극성에 따라 EAF의 장벽 높이가 변하는 반면 전하 이중층의 극성은 변하지 않습니다. 소수 캐리어가 장벽을 "롤오프"하기 때문에 소수 캐리어 전류는 장벽 높이가 변함에 따라 일정하게 유지됩니다. 장벽을 "등반"하는 다수 캐리어의 전류는 높이에 매우 민감합니다. 장벽이 올라가면 전류는 빠르게 0으로 감소하고, 장벽이 낮아지면 몇 배나 증가할 수 있습니다. 전압에 대한 전류의 의존성을 얻으려면 입자의 에너지 스펙트럼을 알아야 합니다. 일반적으로 이러한 의존성은 매우 복잡하지만 EHP의 프로세스를 설명하려면 스펙트럼의 가장 "에너지" 부분인 분포의 "꼬리"만 알아야 합니다. 실제 사례에서는 가장 빠른 입자만 알 수 있기 때문입니다. 장벽을 극복할 수 있습니다. 그러한 빠른 전자의 스펙트럼은 기하급수적입니다.
순방향 바이어스에서는 전류가 양의 방향으로 흐르고, 역방향 바이어스에서는 전류의 방향이 바뀐다. 순방향 바이어스의 경우 전압 U에 "플러스" 기호를 할당하고 역방향 바이어스의 경우 "마이너스" 기호를 할당합니다. 그러면 이상적인 전자-정공 접합의 전류-전압 특성을 설명하는 의존성을 얻을 수 있습니다.
실온 T = 295K에서 공식으로 계산된 p-n 접합의 이론적 전류-전압 특성이 그림과 표에 나와 있습니다(전압 U(볼트)). I(U) 의존성은 뚜렷한 비선형성을 갖습니다. p-n 접합의 전도도(또는 저항)는 U에 크게 의존합니다. 역방향 바이어스 시 포화 전류라고 불리는 소수 캐리어 전류 Is가 접합을 통해 흐르며, 이는 일반적으로 작고 전압과 거의 독립적입니다.
공식에서 볼 수 있듯이 포화 전류는 전류-전압 특성의 I축을 따라 스케일을 설정합니다. Is의 값은 전이 영역, 소수 캐리어의 농도 및 혼돈 운동 속도에 비례합니다. 공식을 고려하면 밴드 갭과 온도에 대한 포화 전류의 다음과 같은 의존성을 얻습니다.
여기서 C는 단위와 T에 의존하지 않는 비례 계수입니다.
지수 인자는 온도와 밴드 갭 모두에 대한 전류의 강한 의존성을 결정합니다. 예를 들어, Ed가 증가하면 게르마늄을 실리콘으로 대체할 때 전류 Is는 몇 배로 감소합니다. 실리콘 다이오드는 거의 반대 방향으로 전류를 전달하지 않습니다. 결과적으로 전류-전압 특성은 순방향 바이어스에서 변경됩니다(이러한 변경 사항은 그림에 질적으로 반영됩니다). 포화 전류는 가열에 따라 증가합니다. 예를 들어, 게르마늄의 경우 공식을 사용하여 계산하면 실온에서 60°C(295K에서 355K로) 가열할 때 전류가 80배 증가합니다. 가열에 따른 전류-전압 특성의 변화는 그림 1에 나와 있습니다.
다양한 온도에서 포화 전류를 측정한 실험에서 단위 값을 알 수 있습니다. 결과 종속성은 로그를 사용하여 다음 형식으로 변환하는 공식과 비교되어야 합니다.
점이 직선 위에 있으면 경험을 통해 역온도에 대한 전류의 기하급수적 의존성이 확인됩니다.
수광기로서의 EDP(포토다이오드)
빛은 반도체의 전자 결합을 깨뜨려 전도 전자와 정공을 생성할 수 있습니다(밴드 다이어그램에서 전자는 가전자대에서 전도대로 이동합니다). 이 경우 캐리어 농도(및 반도체의 전도도)는 평형 농도보다 커집니다. 이 과정을 내부 광전 효과라고 합니다(외부 광전 효과와 달리 내부 광전 효과에서는 전자가 날아가지 않습니다). 전자 결합의 파괴는 하나의 빛 양자(광자)에 의해 수행되며, 그 에너지는 단위 값을 초과해야 합니다. 결과적으로 내부 광전 효과에는 "빨간색 경계"가 있습니다. 실리콘의 경우 이는 가시광선의 파장보다 길다.
p-n 접합이 조명되면 추가 전자-정공 쌍이 형성됩니다. 충분한 조명이 주어지면 다수 캐리어의 비율을 실질적으로 변경하지 않고도 소수 캐리어의 농도를 크게 높일 수 있습니다. 이 경우 어둠 속에 존재하는 소수 캐리어 전류 Is에 같은 방향으로 흐르는 광전류 I가 더해진다.
광전류는 전류와 전류의 차이와 동일하며, 이 경우 암전류라고 합니다. 충분히 높은 조명에서 암전류는 전체 전류의 무시할 수 있는 부분을 구성할 수 있습니다. 빛을 감지하도록 특별히 설계되고 역방향 바이어스 하에서 작동하는 전자-정공 접합을 포토다이오드라고 합니다. 이것은 광전류가 조명 E에 비례하는 간단하고 편리한 수광기입니다.
실험실 설치에 대한 설명
스위치를 표시하지 않는 단순화된 다이어그램이 그림 1에 나와 있습니다. 다이오드 D(실리콘 또는 게르마늄)는 저항 R을 통해 0~15V의 가변 정전압원(DC)에 연결됩니다. 가변 저항 R1은 다이오드의 전압을 변경하는 데에도 사용됩니다. 저항이 높은 디지털 전압계는 다이오드의 전압 U와 알려진 저항 R의 Ur을 측정하여 전류 I=Ur/R을 계산합니다. 작은 전류를 측정하려면 큰 저항을 설치하십시오.
다이오드 2개, 히터 1개, 열전대 접합 1개는 뚜껑이 있는 챔버에 있는 금속판에 단단히 고정되어 있습니다. 빛을 이용한 실험을 위해 실리콘 다이오드의 보호 껍질을 제거하고 덮개를 열면 램프로 pn 접합을 비출 수 있습니다. 열전대는 다이오드의 온도를 측정하는 데 사용됩니다. 이는 구리와 콘스탄탄(특수 합금)의 두 개의 금속 도체로 구성되며 그 접합부는 측정된 온도 T에서 다이오드와 열 접촉합니다. 와이어의 다른 끝은 전압계에 연결되며 실온을 갖습니다. T 1 - 295 K. 온도 T와 T 1이 다르면 온도 차이에 비례하고 전압계로 측정되는 thermoEMF U T가 회로에 나타납니다. 켈빈 단위의 다이오드 온도는 다음 공식을 사용하여 계산할 수 있습니다.
T=295+24.4U T ,
여기서 전압 U T 는 밀리볼트 단위로 취해야 합니다.
고체의 원자 또는 이온은 원자 자체의 크기와 비슷한 거리에 모이기 때문에 한 원자에서 다른 원자로 원자가 전자의 전이가 발생합니다. 이러한 전자 교환은 공유 결합의 형성으로 이어질 수 있습니다. 이는 이웃한 원자의 전자껍질이 크게 겹쳐서 원자 사이의 전자 전이가 자주 발생할 때 발생합니다.
이 그림은 게르마늄(Ge)과 같은 일반적인 반도체에 완전히 적용 가능합니다. 모든 게르마늄 원자는 중성이며 공유 결합으로 서로 결합되어 있습니다. 그러나 원자 사이의 전자 교환은 일반적으로 전자 밀도의 분포가 엄격하게 고정되어 있기 때문에 전기 전도성으로 직접 이어지지는 않습니다. 각 원자 쌍 사이의 결합당 전자 2개(가장 가까운 이웃)입니다. 이러한 결정에 전도성을 생성하려면 결합 중 적어도 하나(가열, 광자 흡수 등)를 끊어야 합니다. 즉, 전자를 제거하여 결정의 다른 셀로 옮겨야 합니다. 모든 결합이 채워지고 이로 인해 전자가 중복됩니다. 이러한 전자는 이후에 세포에서 세포로 자유롭게 이동할 수 있습니다. 왜냐하면 그것들은 모두 동일하고 모든 곳에서 불필요하기 때문에 과도한 음전하를 운반합니다. 즉 전도 전자가 됩니다.
끊어진 결합은 결정 주위를 떠도는 구멍이 됩니다. 왜냐하면 강한 교환 조건에서 이웃 결합 중 하나의 전자가 빠르게 떠난 결합을 대신하여 끊어진 결합을 남기기 때문입니다. 결합 중 하나에 전자가 없다는 것은 원자(또는 원자 쌍)가 단일 양전하를 갖고 있어 정공과 함께 이동한다는 것을 의미합니다.
이온 결합의 경우 전자 껍질의 중첩이 더 작고 전자 전이가 덜 자주 발생합니다. 결합이 끊어지면 전도 전자와 정공도 형성됩니다. 즉, 결정 셀 중 하나에는 추가 전자가, 다른 셀에는 보상되지 않은 양전하가 형성됩니다. 둘 다 크리스탈 주위를 이동할 수 있으며 한 셀에서 다른 셀로 이동할 수 있습니다.
두 가지 반대 전하 유형의 전류 캐리어(전자와 정공)가 존재한다는 것은 반도체와 유전체의 일반적인 특성입니다. 이상적인 결정에서 이러한 캐리어는 항상 쌍으로 나타납니다. 결합된 전자 중 하나가 여기되고 전도 전자로 변환되면 필연적으로 구멍이 나타나므로 두 유형의 캐리어의 농도가 동일합니다. 이는 전자와 정공의 세포 간 전이 속도(이동성)가 다를 수 있으므로 전기 전도도에 대한 기여도가 동일하다는 의미는 아닙니다. 불순물과 구조적 결함을 포함하는 실제 결정에서는 전자와 정공 농도의 동등성이 위반될 수 있으므로 이 경우 전기 전도성은 실제로 한 유형의 캐리어에 의해서만 수행됩니다.
반도체 (p/p) - 이것들은 다음과 같은 물질입니다.티 = 0가전자대는 전자로 완전히 채워져 있으며, 밴드갭은 여 기력 가까운1 eV(그림 9.5a 참조) 예:W zap(Si) = 1.1eV;W zap(Gе) = 0.72eV.
~에 티 >0열 운동 에너지로 인해 전자의 일부로 KT자유 구역(전도 구역, 그림 9.5 b 참조)으로 던져질 수 있습니다.
자기 전도성 p/p는 원자가에서 전자가 전이하는 동안 발생합니다.
전도대라고도 불리는 자유지대에 진입합니다.전도대에 있는 전자는 전기장에 의해 쉽게 가속됩니다. 전자는 더 높은 자유 준위로 이동하여 에너지를 증가시킬 수 있기 때문입니다. 그들은 전도 전자라고 불립니다. 전자가 가전자대를 떠날 때 양전하를 띤 공극이 그곳에 남아 있습니다(자유 준위). 이웃한 전자가 이곳으로 점프할 수 있습니다. 즉, 빈 공간(정공)이 이동하게 됩니다.
전자가 가전자대를 떠날 때 형성된 공극은 양의 준입자와 동일하며, 이를구멍 .
가전자대에서 전도대로 전자가 이동하는 과정을 다음과 같이 부른다.전자-정공 쌍의 탄생 . 전도 전자와 정공이 만나면 연결이 일어날 수 있습니다.재조합 . 결과적으로 부부는 사라집니다.
평형 상태에서 쌍의 탄생(생성) 행위 수는 재조합 행위 수와 같습니다.
아르 자형 
온도에 대한 고유 전도성의 의존성을 고려해 봅시다(그림 9.6 참조). 전자가 자유 준위로 전이할 확률 f는 페르미 분포로 제공됩니다. f = (exp[(W – WF)/kT] – 1) -1
T ~ 300K에서 kT 값은 약 1/40eV이므로 전도대 W- 여 에프>> kTиf = exp[-(W – WF)/kT] exp (- Wzap/kT)
전도성 이후 는 자유 구역의 전자 수에 비례하고 이 값은 f 값에 비례하므로 다음을 얻습니다.
여기서 0은 상수, W는 금지 구역의 너비, k는 볼츠만 상수, T는 온도
9.7. 불순물 전도도 p/p. 전자결제 및 홀결제.
일부 결정 원자(주)가 다른 원자가(불순물)의 원자로 대체되면 불순물 전도성이 발생합니다.
1. 불순물의 원자가가 주원소의 원자가보다 크면 반도체가 얻어집니다. N– 유형(그림 9.7 참조). 예를 들어 인 원자가 아르 자형(5가)가 주 규소 원자(4가)를 대체하면 5번째 전자가 아르 자형매우 약하게 유지되고 쉽게 떨어져 나가 자유로워집니다(전도 전자).
ㅏ 
전도 전자를 공급하는 불순물 양을기증자
.
도너 준위는 밴드 갭의 전도대 하단 근처에 위치합니다. 도너 수준의 전자는 쉽게 전도대로 이동합니다. 따라서 도너 수준은 한 가지 유형의 전류 캐리어인 전자만 공급합니다.
도너 불순물을 함유한 반도체는 전자 전도성을 갖고 있어 반도체라 불린다. N- 유형(음수).
불순물의 원자가가 주원소의 원자가보다 작으면 반도체가 얻어집니다. 아르 자형- 유형(그림 9.8 참조). 예를 들어 붕소 불순물 안에- 3가. 여기서는 결합 세트에 전자 하나가 누락되었습니다. 아직 구멍이 아닙니다. 하지만 연결이 끊어지면 시 = 시여기로 전자가 이동하면 실제 구멍이 나타납니다.
ㅏ 
구멍을 발생시키는 불순물 부피를 불순물이라고 합니다.수용체
.
수용체 준위는 가전자대 상단 근처의 밴드갭에 있습니다.
억셉터 불순물을 함유한 반도체는 정공 전도성을 가지며 이를 p/p라고 합니다. 아르 자형– 유형(양수 - 양수).
온도가 올라가면서 티- 모든 공여체 수준이 방출되거나 수용체 수준이 채워지기 때문에 불순물 운반체의 농도가 빠르게 포화 상태에 도달합니다. 추가 증가로 티점점 더 큰 기여는 p/p의 고유 전도도에서 비롯됩니다.
1.2. 반도체의 구조.
홀 개념
반도체 구조
가장 일반적인 반도체는 원자 반도체인 실리콘 Si, 게르마늄 Ge 및 갈륨 비소 GaAs, 인듐 인화물 InP와 같은 반도체 화합물입니다. 다음과 같은 반도체 
그리고 
, 어디 
그리고 
-주기율표의 해당 그룹의 요소.
반도체 결정은 다이아몬드형 구조를 가지고 있습니다. 이 결정 구조에서 결정의 각 원자는 원자로부터 같은 거리에 위치한 4개의 이웃으로 둘러싸여 있습니다. 결정의 원자 사이의 결합은 전자 또는 공동 쌍으로 이루어집니다. 
원자가 그림 XXX는 실리콘 격자의 3차원 및 2차원 버전을 보여줍니다. 사면체 구조는 서로 밀린 두 개의 면 중심 입방 격자로 구성됩니다. 서로에 대한 격자의 변위는 주 대각선 길이의 1/4에 해당하는 거리에서 큐브의 주 대각선을 따라 수행됩니다 (그림 참조)
GaAs, InP, PbS 및 기타 이원 또는 삼원 화합물과 같은 복잡한 반도체 화합물도 다이아몬드형 격자를 가지고 있습니다. 그러나 이러한 화합물에서는 한 원소의 한 원자가 다른 원소의 네 원자로 둘러싸여 있습니다. 원자 사이의 결합은 공유 결합입니다.
홀 개념
전자가 채워진(원자가) 띠에서 전도대로 이동할 때, 가전자대에는 채워지지 않은 부분이 남아 있어 동일한 띠의 전자가 쉽게 차지할 수 있습니다. 결과적으로 결과적인 공석은 가전자대 내에서 이동할 수 있는 능력을 얻습니다. 그 행동은 여러 면에서 양전하를 띤 입자의 행동을 연상시킵니다.
언급한 바와 같이, 반도체는 절대 영도가 아닌 온도에서는 전도대가 "거의 비어 있고" 가전자대는 "거의 가득 차 있다"는 점에서 금속 및 유전체와 다릅니다. 그러나 이는 반도체의 전도성을 고려할 때 전도대와 가전자대 모두에서 전류 캐리어의 이동을 고려해야 함을 의미합니다.
"거의 채워진" 가전자대에서 캐리어 이동을 단순화하기 위해 "정공"이라는 개념이 도입되었습니다. 그러나 반도체에는 전자라는 한 가지 유형의 전류 캐리어만 있다는 것을 항상 기억해야 합니다. 정공은 준입자이며, 이를 도입하면 가전자대에서 전자의 이동 표현이 단순화됩니다. 구멍은 전자가 없는 상태입니다. 정공의 특성은 동일한 에너지 상태를 차지하기 때문에 전자의 특성과 유사합니다. 그러나 구멍은 양전하를 띠고 있습니다.
그림은 강도가 있는 외부 전기장에 배치된 반도체의 에너지 다이어그램을 보여줍니다. 
. 균일한 전기장에서 반도체 밴드 다이어그램의 에너지 준위 기울기는 일정하며 전기장의 크기에 따라 결정됩니다(나중에 전기 작용 하에서 반도체의 에너지 다이어그램을 자세히 살펴보겠습니다). 필드).
전도대 전자는 외부 전기장의 방향과 반대 방향으로 이동합니다. 레벨 하락쪽으로 
. 가전자대 전자는 같은 방향으로 움직인다. 가전자대 전자의 총 전류 밀도는 다음과 같이 쓸 수 있습니다.
어디 
- 반도체의 부피, 
- 전자 전하, 
-속도 나- 원자가대의 전자. 합산은 원자가대의 모든 전자에 대해 수행됩니다. 이 표현은 전자가 차지하지 않는 가전자대의 상태 수로 표현하면 다르게 쓸 수 있습니다.
그러나 채워진 가전자대에 있는 모든 전자에 의해 생성되는 전류 밀도는 0입니다. 따라서 마지막 공식에는 마지막 항이 하나만 남게 되며, 이는 다음과 같이 쓸 수 있습니다.
이 관계는 다음과 같이 해석될 수 있다. 전류는 채워지지 않은 가전자대 상태와 관련된 양의 캐리어에 의해 생성됩니다. 이러한 캐리어를 홀이라고 합니다. 실제 미디어에는 구멍이 없다는 점을 상기시켜드립니다. 이것은 가전자대 전자에 의해 생성된 전류를 표현하는 데 편리한 모델일 뿐입니다. 정공의 개념을 도입한 이유는 거의 채워진 가전자대에 있는 매우 많은 수의 전자의 앙상블에 대한 설명을 단순화하기 때문입니다. 기존 공석을 가상의 입자인 구멍으로 간주하여 모니터링하는 것이 더 편리한 경우가 많습니다(구멍의 간단한 유체 역학적 유사체는 탄산 음료 한 잔의 거품일 수 있음). 실제 자연의 대상이 아닌 구멍은 종종 매우 이국적인 특성을 가지고 있습니다. 따라서 유효 질량은 반드시 양수로 표현될 필요는 없지만 종종 텐서 수량으로 나타납니다. 포논과 함께 홀은 실제 물체의 동작을 설명하는 공식과 유추를 기반으로 이론에 도입된 준입자입니다. 양극 입자와 마찬가지로 정공도 전기장에 의해 가속되어 반도체 결정의 전도성에 기여합니다.
지나가면서 우리는 엄밀히 말하면 전도 전자도 준입자라는 점에 주목합니다. 양자역학의 관점에서 볼 때, 결정 내의 모든 전자는 근본적으로 구별할 수 없으며, 이는 어떤 전자가 전도대로 통과했는지에 대한 질문에 답하려는 시도를 무의미하게 만듭니다. 결정의 전류는 예외 없이 그 안에 존재하는 모든 전자의 매우 복잡한 행동에 의해 결정됩니다. 그러나 이 거동을 설명하는 방정식은 아주 적은 수의 하전 입자(전자 및 정공)의 운동 방정식과 밀접한 유사성을 보여줍니다.
Shurenkov V.V.