所謂空穴是處於價帶的電子在移動的過程中表現的像一個正電荷一樣，所以就起了個名字叫空穴。空穴就是處於價帶的電子。而空穴導電就是在表面看起來像是這個空穴在移動從而形成了電流的一種過程。
基本介紹
- 中文名：空穴導電
- 外文名：hole conduction
- 作用：形成電流
- 載體：晶體，半導體
簡介,緣起,導電機理,套用,解釋P型半導體的霍爾效應,空穴導電材料,
簡介
共價鍵中的一些價電子由於熱運動獲得一些能量，從而擺脫共價鍵的約束成為自由電子，同時在共價鍵上留下空位，我們稱這些空位為空穴。晶體中原子外層一個蘿蔔一個坑，跑掉了一個自由電子自然就會留下一個坑，這個坑就是所謂的空穴。這些空穴也不是恆定不變的，它可以被其他的價電子填補，也就是還處在價帶中的那些電子可以在各個坑之間跳槽。所以說，價帶中的電子也是可以導電的，但是和自由電子有很多不同，因為他們並不是自由流動的，只能在各坑之間轉移。因為坑少電子多，價電子導電的時候誰也不知道是哪個電子在動，所以我們通常認為是坑在動，由於坑和電子運動方向相反，所以我們說它帶正電，這就是所謂空穴導電的來由。
緣起
在關於半導體的教學中，不論高中物理或大學物理，都涉及空穴導電一般的解釋是，由於在四價的矽或鍺晶體中摻進了三價的銦或鎵原子，這些原子和矽或鍺的原子的化合鍵中就缺少了一個電子，這個缺位叫空穴，這樣的材料叫P型半導體。在外電場中，P型半導體中的電子會逆電場方向依次填補空穴，同時空穴也就沿電場方向移動。空穴就可以被認為是帶正電的粒子，以它的運動取代電子的運行來解釋P型半導體中電流的形成。
導電機理
空穴和電子導電的情況都是摻入雜質原子來做到的，其中摻入3價原子會導致3價原子與4價原子形成3個共價鍵，但我們都知道，矽原子（4價）要形成4個共價鍵才能達到穩定，因此會在周圍環境奪取電子，從而形成正電荷淨餘，這就是空穴啦，而空穴處由於有淨餘的正電荷，因此會吸引周圍其他的電子過來，這樣電子在半導體中運動就容易多了，我們可以發現，空穴導電看似是淨餘正電荷吸引其他電子而將正電荷轉移，其實事實上仍是電子導電，移動的空穴只是正電荷等效，由於3價原子摻雜不如5價原子帶來的電子多，因此空穴導電比電子導電要困難一些。
N型半導體的多數載流子是電子，P型半導體的多數載流子是空穴。當大量自由電子在這些空穴定向運動時，就等效為正的質子沿電子反向流動，從而形成電流，即為空穴導電。P型半導體導電就是這個含義，N型半導體基本相反。半導體導電的電流計算與金屬導電不同，半導體導電一般為電子和空穴同為導電粒子，而且形成的電流方向相同，應該把電子形成的電流與空穴電流相加才是實際電流。
套用
解釋P型半導體的霍爾效應
用空穴概念甚至可以解釋P型半導體的霍爾效應。如圖所示：
通有電流的P型半導體置於磁場中一塊通有電流的P型半導體置於磁場中，其中的空穴沿電流方向運動受磁場力方向向上，因而會在上緣集聚，使上緣帶正電，同時下緣就帶了負電。上緣電勢就高於下緣電勢，這解釋完全符合實驗結果，說明空穴概念是正確的。
空穴導電材料
準固態和固態DSSC中常採用空穴導電材料(HTM)，也就是P型半導體材料。理論上，所有HTM，都能從染料陽離子中得到空穴，可作為DSSC替代液體電解質的候選材料。在DSSC套用中，HTM有如下要求：D當染料分子向氧化鈦往人電子後，P型半導體材料可轉移氧化染料產生的空穴。也就是說，P型半導體材料的價帶頂要處於染料基態能級之上； 要求P型半導體材料能夠沉積在多孔納米顆粒層內；採用合適的方法沉積P型半導體材料的過程中，不會對吸附在氧化鈦納米顆粒的單層染料產生溶解或者降解過程；D要求這種P型半導體材料在可見光譜範圍透光，或者即使產生吸光，它必須具有染料的有效電子注人能力。
