Откуда в pn переходе дырки? В том плане, почему они не исчезают? Почему электроны не заполняют их места?

Question

По иде, всё должно сводиться к тому, что кристалл будет как бы стремиться сделать внедренные примеси четырехвалентными, чтобы они подходили под кристаллическую решетку кремния. Так почему, огромное количество электронов не заполняют эти гребаные дырки?

Answer 1

В полупроводниковой физике используется модель зон, которая объясняет, почему дырки в полупроводниках могут существовать и даже играть важную роль в их электронных свойствах.
 
В полупроводниках есть две основные зоны: зона проводимости и валентная зона. Зона проводимости содержит электроны, которые могут двигаться свободно, тогда как валентная зона содержит электроны, связанные с атомами кремния. Когда в полупроводник добавляются примеси, они могут добавить либо дополнительные электроны, которые могут двигаться в зоне проводимости, либо дырки в валентной зоне, которые ведут себя как заряды с положительным знаком.
 
Дырка - это свободное место, где может отсутствовать электрон в валентной зоне. Когда электрон поглощает энергию, он может перейти из валентной зоны в зону проводимости, оставля позади свободное место, которое мы называем дыркой. Дырки движутся в обратном направлении от электронов в зоне проводимости, т. к. они ведут себя как заряды с положительным знаком.
 
Дырки не исчезают, т. к. они представляют собой действительные отсутствия электронов в кристаллической решетке. Как только электрон заполнит дырку, другая дырка будет образована в другом месте кристалла.
 
Кроме того, при комнатной температуре даже без внешней энергии у атомов валентной зоны могут возникать тепловые колебания, которые могут создавать дополнительные дырки в кристаллической решетке.
 
В общем, дырки являются важным аспектом поведения полупроводников, и они могут играть важную роль в электронных свойствах полупроводниковых устройств, таких как транзисторы.

Answer 2

избыток электронов или недостаток электронов лишь создают энергетический барьер, который либо помогает пропускаемому току, либо препятствует ему.
избыток электронов никуда не сползает, и дырки не заполняются. если бы такое происходило, это было бы равносильно тому что у тебя холодильник в розетку утёк бы. или из розетки телевизор соседа вытек.

Answer 3

Да исчезают они, исчезают. Рекомбинация называется. А примеси при этом никуда не деваются и электрически нейтральный р-полупроводник обязан содержать дырки. А заряженный отрицательно может их и не иметь - электронов много, дырки есть чем рекомбинировать. Аналогично, n-полупроводник, заряженный положительно, лишних электронов может не иметь. Собственно это и происходит при обратном включении диода - все примеси получили, что хотели, свободных носителей нет, наш диод просто кусок кремния, пригодный только для наконечников стрел . )