откуда берутся новые дырки ?

[kosopet]

Возник вопрос по поводу дырочной проводимости полупроводника.
Допустим мы взяли кусок полупроводника p-типа, с дырочной проводимостью. Затем включили этот кусок в цепь постоянного тока.
Насколько я понимаю в полупроводнике будет течь ток благодаря наличию дырок. Однако как это происходит в деталях не совсем понятно.
Допустим изначально было какое-то количество дырок в полупроводнике, после того как начал течь ток дырки стали смещаться к отрицательному краю полупроводника.
В итоге на отрицательном крае полупроводника все дырки рано или позно рекомбинируют электронами пришедшими из проводника цепи.
А откуда появляются новые дырки в полупроводнике ? По идее кол-во дырок которое было в полупроводнике изначально должно как-то сохраняться, для
того чтобы проводимость полупроводника не менялась со временем. В книжках этот момент как-то упущен, все что я нашел по этому поводу этотакое объяснение
что - как только дырка подходит к отрицательному краю полупроводника и рекомбинирует электроном из пришедшим из проводника цепи, так сразу
в полупроводнике с противоположного положительного края полупроводника со своего места выскакивает электрон в проводник цепи,
и на этом месте образуется новая дырка. Но не понятно тогда почему происходит именно так, как связана рекомбинация дырки на отрицательном крае
полупроводника и появление новой дырки на положительном крае полупроводника.

[Maykill]

вы сидите на краю океана информации....и спрашиваете- какого вкуса и цвета в нём вода?
https://www.google.ru/search?q=%D0%B4%D ... PiMprHy-2o

[kosopet]

Хм...выше я написал, что не нашел конкретно интересующей меня информации в источниках, этот момент почему-то объясняется весьма смазано, либо не объясняется вовсе. Поэтому прошу ответа на конкретный вопрос - откуда берутся новые дырки ?

[B@R5uk]

Это тривиально, Ватсон! В той части кристалла полупроводника, которая контактирует с положительным контактом, валентные электроны полупроводника будут отрываться и уноситься во внешнюю цепь. На их месте возникнут дырки, которые и восполнят недостаток.

[Maykill]

ща длинно процитирую:
"Собственная проводимость полупроводников обычно невелика, так как число свободных электронов, например, в германии при комнатной температуре порядка 3·1013 / см3. В то же время число атомов германия в 1 см3 ~ 1023. Проводимость полупроводников увеличивается с введением примесей, когда наряду с собственной проводимостью возникает дополнительная примесная проводимость.

Примесной проводимостью полупроводников называется проводимость, обусловленная наличием примесей в полупроводнике.

Примесными центрами могут быть:
атомы или ионы химических элементов, внедренные в решетку полупроводника;
избыточные атомы или ионы, внедренные в междоузлия решетки;
различного рода другие дефекты и искажения в кристаллической решетке: пустые узлы, трещины, сдвиги, возникающие при деформациях кристаллов, и др.

Изменяя концентрацию примесей, можно значительно увеличивать число носителей зарядов того или иного знака и создавать полупроводники с преимущественной концентрацией либо отрицательно, либо положительно заряженных носителей.

Примеси можно разделить на донорные (отдающие) и акцепторные (принимающие).

Рассмотрим механизм электропроводности полупроводника с донорной пятивалентной примесью мышьяка As5+, которую вводят в кристалл, например, кремния. Пятивалентный атом мышьяка отдает четыре валентных электрона на образование ковалентных связей, а пятый электрон оказывается незанятым в этих связях."


говоря грубо- наличие ПРИМЕСИ провоцирует появление носителей

[kosopet]

B@R5uk: правильно, я написал об этом, но мне непонятен принцип по которому на положительном конце электрон уходит в проводник и появляется новая дырка. Почему один электрон уходит в проводник оставляя дырку а другой нет, откуда он знает что ему надо уйти в проводник ? Т.е. какова конкретная причина ухода электрона в проводник на положительном конце полупроводника ?

[kosopet]

ща длинно процитирую:
"Собственная проводимость полупроводников обычно невелика, так как число свободных электронов, например, в германии при комнатной температуре порядка 3·1013 / см3. В то же время число атомов германия в 1 см3 ~ 1023. Проводимость полупроводников увеличивается с введением примесей, когда наряду с собственной проводимостью возникает дополнительная примесная проводимость.

Примесной проводимостью полупроводников называется проводимость, обусловленная наличием примесей в полупроводнике.

Примесными центрами могут быть:
атомы или ионы химических элементов, внедренные в решетку полупроводника;
избыточные атомы или ионы, внедренные в междоузлия решетки;
различного рода другие дефекты и искажения в кристаллической решетке: пустые узлы, трещины, сдвиги, возникающие при деформациях кристаллов, и др.

Изменяя концентрацию примесей, можно значительно увеличивать число носителей зарядов того или иного знака и создавать полупроводники с преимущественной концентрацией либо отрицательно, либо положительно заряженных носителей.

Примеси можно разделить на донорные (отдающие) и акцепторные (принимающие).

Рассмотрим механизм электропроводности полупроводника с донорной пятивалентной примесью мышьяка As5+, которую вводят в кристалл, например, кремния. Пятивалентный атом мышьяка отдает четыре валентных электрона на образование ковалентных связей, а пятый электрон оказывается незанятым в этих связях."


говоря грубо- наличие ПРИМЕСИ провоцирует появление носителей

А как именно, в деталях, наличие примеси приводит к тому что кол-во дырок сохраняется не смотря на рекомбинацию дырок на отрицательном конце полупроводника ?

[B@R5uk]

Т.е. какова конкретная причина ухода электрона в проводник на положительном конце полупроводника ?

Это элементарно, Ватсон! В электричестве причина всегда одна и та же -- электромагнитное поле.

[kosopet]

Т.е. какова конкретная причина ухода электрона в проводник на положительном конце полупроводника ?

Это элементарно, Ватсон! В электричестве причина всегда одна и та же -- электромагнитное поле.

а как поле управляет тем какой именно электрон должен уйти в проводник образуя дырку ? Так чтобы сохранялось общее кол-во дырок.

[kosopet]

Или там происходит примерно так что каждый раз когда дырка рекомбинирует с электроном на отрицательном конце полупроводника, то пришедший из проводника на место дырки электрон через поле как бы выдавливает электрон в проводник на другом положительном конце полупроводника ? Так что ли примерно это выглядит ?

[B@R5uk]

Это уже совсем не элементарно. Тут квантовая механика рулит. На пальцах это не объяснить, хотя наверняка придумана какая-нибудь классическая или полуклассическая теория контактных эффектов.

[kosopet]

ну а на интуитивном уровне ведь всегда объясняют подобные вещи, как бы на пальцах. Я так понимаю что вроде как происходит вот такое "выдавливание" о котором я написал выше.

[Maykill]

выдавливает электрон в проводник на другом положительном конце полупроводника

вы всерьёз считаете, что электрон пробегает по проводнику от начала до конца?

[kosopet]

то что я имею в виду не стоит рассматривать дословно, это скорее интуитивно понятная модель явления. Предложите свою интуитивно понятную модель.

[B@R5uk]

Так что ли примерно это выглядит?

Совершенно нет! С классической точки зрения тепловое движение одного электрона существенно больше упорядоченного движения "облака" электронов проводимости под действием внешнего поля.

И вообще, проводник является электрически нейтральным лишь при усреднении по большому промежутку времени. Тепловые флуктуации заряда такие же как тепловые флуктуации плотности в газе.

[kosopet]

Видимо да, но вопрос остается открытым таким образом. Каков механизм появления новой дырки, взамен рекомбинировавшей с электроном из проводника дырки на отрицательном конце полупроводника ?

[B@R5uk]

механизм появления новой дырки

Отрыв электрона от ковалентной связи проводника.

Только дырка появляется не в замен ушедшей, а сама по себе. Думаешь на контакте с положительным электродом дырки не рекомбинируют с электронами этого контакта? Как бы не так! Просто количество рекомбинаций меньше, чем на контакте с отрицательным электродом. А так же внешнее поле в проводника создаёт слабый дрейф в сторону отрицательного электрода хаотически мечущихся туда-сюда дырок.

[kosopet]

Просто вообще в книжках пишут бывает бред, который еще больше запутывает. К примеру по поводу базового тока транзистора написано - Батарея B является источником дырок для компенсации рекомбинирующих в базе, и эти дырки образуют базовый ток транзистора. Каким образом батарея может быть источником дырок если дырки существуют только в полупроводнике, а ни в батарее ни в проводнике соединяющем батарею с полупроводником никаких дырок нету, там есть только электроны.

.

сама по себе она появляется что в результате температурных колебаний ? Как-то ведь кол-во вновь появившихся дырок должно быть пропорционально кол-ву рекомбинировавших.

[B@R5uk]

Ну, на счёт электрохимических источников тока вы сильно заблуждаетесь. В них есть положительные ионы, которые почти что дырки.

[kosopet]

еще вопрос из той же оперы. Что происходит с концентрацией электронов в полупроводнике n-типа ? Допустим мы взяли кусок полупроводника n-типа. Включили его в цепь постоянного тока. Электроны насколько мне известно медленно но верно все же двигаются в направлении повышения потенциала, т.е. через какое-то время все примесные электроны уйдут из полупроводника. А какое кол-во электронов войдет в полупроводник из проводника со стороны отрицательного заряда батареи ? Концентрация электронов в полупроводнике останется той же или нет, и какой механизм это регулирует ?