Czy dziury fizycznie poruszają się w tranzystorze pnp?

W tranzystorze PNP dziury fizycznie poruszają się w materiale półprzewodnikowym. Tranzystor PNP składa się z trzech warstw półprzewodnika: warstwy półprzewodnika typu p (z dodatnio naładowanymi dziurami jako nośnikami większościowymi) umieszczonej pomiędzy dwiema warstwami półprzewodnika typu n (z ujemnie naładowanymi elektronami jako nośnikami większościowymi). Gdy do podstawy tranzystora wpływa niewielki prąd, umożliwia to dziurom przemieszczanie się z podstawy do obszaru emitera. Ten ruch otworów powoduje przepływ prądu przez tranzystor, który jest niezbędny do jego działania jako urządzenia wzmacniającego w obwodach elektronicznych.

W kontekście efektu Halla, który służy do pomiaru obecności i właściwości nośników ładunku w materiale, zarówno elektrony, jak i dziury mogą mieć udział w mierzonym napięciu w przewodniku umieszczonym w polu magnetycznym. Kiedy prąd przepływa przez przewodnik, przykładane jest pole magnetyczne prostopadłe do prądu. Elektrony poruszające się w przewodniku podlegają działaniu siły Lorentza, która wytwarza mierzalne napięcie prostopadłe zarówno do prądu, jak i pola magnetycznego. Podobnie dziury, które są ruchomymi nośnikami ładunku w półprzewodniku, mogą również wpływać na napięcie Halla mierzone pod wpływem pola magnetycznego.

Dziury elektronowe, często nazywane po prostu „dziurami”, to wolne miejsca w paśmie walencyjnym półprzewodnika, w którym normalnie znajdowałby się elektron. Otwory te mogą przemieszczać się w sieci krystalicznej materiału półprzewodnikowego w sposób analogiczny do ładunków dodatnich. Dziury powstają, gdy elektrony są wzbudzane z pasma walencyjnego do pasma przewodnictwa, pozostawiając niewypełniony stan energetyczny. W półprzewodnikach dziury pełnią rolę ruchomych nośników ładunku, które mogą przyczyniać się do przewodnictwa elektrycznego i przepływu prądu, szczególnie w materiałach półprzewodnikowych typu p, w których dziury są większościowymi nośnikami.

W tranzystorze PNP dziury odgrywają kluczową rolę w działaniu urządzenia. Tranzystor składa się z półprzewodnika typu p (baza) umieszczonego pomiędzy dwoma półprzewodnikami typu n (emiter i kolektor). Ruch otworów od podstawy do obszaru emitera, ułatwiony przez mały prąd bazowy, steruje przepływem większych prądów od kolektora do emitera. Mechanizm ten pozwala tranzystorowi wzmacniać sygnały i wykonywać funkcje przełączające niezbędne w zastosowaniach elektronicznych.

W złączu PN, które jest utworzone pomiędzy półprzewodnikiem typu p i półprzewodnikiem typu n, dziury rzeczywiście przemieszczają się w poprzek złącza. W spolaryzowanym w kierunku przewodzenia złączu PN, gdy przyłożone jest napięcie takie, że strona p jest dodatnia w stosunku do strony n, dziury ze strony p i elektrony ze strony n są wtryskiwane do obszaru zubożenia w węzeł. Ten ruch nośników ładunku powoduje przepływ prądu przez złącze, umożliwiając złączu PN przewodzenie prądu elektrycznego. W złączu PN o polaryzacji zaporowej ruch otworów jest ograniczony ze względu na poszerzenie obszaru zubożenia, co zapobiega znacznemu przepływowi prądu aż do osiągnięcia napięcia przebicia.