Как пустое место переносит заряд
В кристалле полупроводника электроны связаны с атомами и образуют общие для всего материала энергетические уровни. Когда один электрон получает достаточно энергии и покидает такую связь, он может перемещаться по кристаллу. На его прежнем месте остаётся незаполненная связь — дырка.
Если электрон из соседней связи переходит на это место, он не уносит дырку: он лишь заполняет её, оставляя незаполненной уже соседнюю связь. Цепочка таких переходов выглядит так, будто дырка движется в противоположном направлении. Поскольку каждый переход означает перемещение отрицательного заряда, движение дырки удобно описывать как перенос положительного заряда.
Удобная модель для расчёта тока
Дырка — не отдельная частица внутри кристалла, а способ описать согласованное движение электронов. Но эта модель не просто упрощение на словах: во многих расчётах поведение дырок можно учитывать почти так же, как поведение положительных носителей заряда. Тогда ток легче анализировать, не отслеживая каждый электрон в цепочке.
Это особенно полезно в полупроводниках, где ток могут переносить и электроны, и дырки. Изменяя состав материала, инженеры могут создать область с преобладанием дырок — её называют полупроводником p-типа. На границе такой области с материалом другого типа возникает основа диода, а сочетание нескольких областей позволяет управлять током в транзисторе.
Практический смысл в том, что для управления током не обязательно перемещать положительные частицы: достаточно направленно перемещать электроны так, чтобы незаполненные места переходили от связи к связи.
