Bewegen gaten fysiek in een pnp-transistor?

In een PNP-transistor bewegen gaten fysiek in het halfgeleidermateriaal. Een PNP-transistor bestaat uit drie halfgeleiderlagen: een laag p-type halfgeleider (met positief geladen gaten als meerderheidsdragers) ingeklemd tussen twee lagen n-type halfgeleider (met negatief geladen elektronen als meerderheidsdragers). Wanneer er een kleine stroom in de basis van de transistor vloeit, kunnen gaten van de basis naar het emittergebied bewegen. Deze beweging van gaten vormt de stroom van stroom door de transistor, die essentieel is voor zijn werking als versterkingsapparaat in elektronische circuits.

In de context van het Hall-effect, dat wordt gebruikt om de aanwezigheid en eigenschappen van ladingsdragers in een materiaal te meten, kunnen zowel elektronen als gaten bijdragen aan de gemeten spanning over een geleider die in een magnetisch veld is geplaatst. Wanneer er stroom door de geleider vloeit, wordt er een magnetisch veld aangelegd dat loodrecht op de stroom staat. Elektronen die door de geleider bewegen, ervaren een Lorentz-kracht die een meetbare spanning creëert die loodrecht op zowel de stroom als het magnetische veld staat. Op soortgelijke wijze kunnen gaten, die mobiele ladingsdragers zijn in een halfgeleider, ook bijdragen aan de Hall-spanning gemeten onder invloed van een magnetisch veld.

Elektronengaten, vaak eenvoudigweg “gaten” genoemd, zijn vacatures in de valentieband van een halfgeleider, waar zich normaal gesproken een elektron zou bevinden. Deze gaten kunnen zich door het kristalrooster van het halfgeleidermateriaal bewegen op een manier die analoog is aan positieve ladingen. Gaten ontstaan ​​wanneer elektronen van de valentieband naar de geleidingsband worden geëxciteerd, waardoor een ongevulde energietoestand achterblijft. In halfgeleiders fungeren gaten als mobiele ladingsdragers die kunnen bijdragen aan de elektrische geleidbaarheid en stroomstroming, vooral in p-type halfgeleidermaterialen waar gaten de meerderheid van de dragers zijn.

In een PNP-transistor spelen gaten een cruciale rol in de werking van het apparaat. De transistor bestaat uit een p-type halfgeleider (basis) ingeklemd tussen twee n-type halfgeleiders (emitter en collector). De beweging van gaten van de basis naar het emittergebied, mogelijk gemaakt door een kleine basisstroom, regelt de stroom van grotere stromen van de collector naar de emitter. Dankzij dit mechanisme kan de transistor signalen versterken en schakelfuncties uitvoeren die essentieel zijn voor elektronische toepassingen.

In een PN-overgang, die wordt gevormd tussen een p-type halfgeleider en een n-type halfgeleider, bewegen gaten over de junctie. In een voorwaarts voorgespannen PN-overgang, wanneer een spanning wordt aangelegd zodat de p-kant positief is ten opzichte van de n-kant, worden gaten vanaf de p-kant en elektronen vanaf de n-kant geïnjecteerd in het uitputtingsgebied aan de knooppunt. Deze beweging van ladingsdragers resulteert in een stroom door de junctie, waardoor de PN-junctie elektriciteit kan geleiden. In een tegengesteld voorgespannen PN-overgang wordt de beweging van gaten beperkt vanwege de verbreding van het uitputtingsgebied, waardoor een aanzienlijke stroomstroom wordt voorkomen totdat de doorslagspanning is bereikt.