Дырки.

Как отмечалось выше, каждому положительному направлению волнового вектора к в разрешенной зоне

соответсгвует состояние с волновым вектором, равным —k. Поэтому если все состояния заняты, то всякое перемещение одного электрона компенсируется противоположным перемещением другого электрона. И несмотря на возможную большую скорость электронов, ток в полупроводнике отсутствует, даже если к нему приложено внешнее электрическое поле.

Иной результат получается, если в почти заполненной зоне имеются вакантные места, т. е. не все валентные связи обеспечены электронами. Тогда соседние электроны могут переходить на эти места, а само вакантное место как бы перемещается в пространстве. В энергетическом плане это соответствует переходу электронов с низких энергетических уровней на более высокие, а вакансий с высоких уровней на более низкие.

Вместо того чтобы рассматривать движение всей совокупности электронов почти заполненной зоны, более удобно и просто следить за движением вакантных мест, называемых дырками. В этом случае плотность тока равна [38]

где суммирование проводится по всем значениям волнового вектора в первой зоне Бриллюэна к и двум состояниям спина электрона Символ равен единице, если состояние свободно, и нулю, если оно занято; скорость электрона; V — объем кристалла. Сумма равна нулю, поскольку она берется по всем состояниям зоны.

Согласно (2.51), ток частично заполненной зоны может быть представлен как ток положительно заряженных частиц-дырок. Заряд дырки положителен и равен по величине заряду электрона. Концентрация дырок обычно обозначается буквой Понятие дырок применимо при рассмотрении всех физических процессов в полупроводниках. Эффективная масса дырки равна эффективной массе электрона (2.49), взятой с обратным знаком. У потолка валентной зоны эффективная масса электрона отрицательна, а