电子空穴的计算方法

A. 电子浓度和空穴浓度乘积为什么是常数

因为空穴并不是真实存在的,只是对大量电子运动的一种等效,空穴的流动其实就是大量电子运动的等效的反运动,这从空穴的定义和特性就可以知道;
空穴的定义:
当满带顶附近产生p0个空态时,其余大量电子在外电场作用下所产生的电流,可等效为p0个具有正电荷q和正有效质量mp,速度为v(k)的准经典粒子所产生的电流.这样的准经典离子称为空穴.

一定的电荷转移我们可以用以下公式对本征半导体中的自由电子的浓度进行计算：
ni（T）＝AT3/2e－EG/2kT式中，
EG——电子挣脱共价键束缚所需要的能量，单位是eV（电子伏），又被称为禁带宽度；
T——温度；
A——系数；
k——波耳兹曼常数（1．38×10－23J/K）；
e——自然对数的底。
由于在本征半导体中自由电子和空穴是成对出现的，所以这个计算公式也可以用来表示空穴的浓度。

B. 谁能详细解释下空穴电流，一直没理解

在室温下，纯半导体晶体中的一些共价键会断裂，从而形成自由电子。在电场的影响下，这些自由电子构成电流。

同时，另一种电流，即空穴电流，也在半导体中流动。

当共价键因热能而断裂时，一个电子的去除会留下一个空位，即共价键中缺少一个电子。这种丢失的电子称为空穴，它充当正电荷。

释放一个电子，就会产生一个空穴。因此，热能产生空穴-电子对。这意味着自由电子的数量等于空穴的数量。

空穴的电流传导可以解释如下：

让我们考虑 L 处的价电子。

由于热能，这个价电子将变成自由电子。

这将在 L 的共价键上产生一个空穴。

由于空穴是电子的强吸引力中心，因此来自附近共价键的 M 处的价电子将填充 L 处的空穴。

这将导致在 M 处创建孔。

N 处的另一个价电子将离开其共价键以填充 M 处的空穴，从而在 N 处产生空穴。

因此，具有正电荷的空穴将从 L 移动到 N，即朝向电源的负极端子。

这将构成空穴电流。

C. 什么是空穴怎么产生的

半导体在热力学温度0°时电子填满炸弹。导带是空的，此时的半导体和绝缘体的情况相同，不能导电。当温度高于热力学温度0°时，价电子在热激发下有可能克服共价键束缚。从价带迁到导带。使其炸腱断裂。电子从价带跃迁到导带后，在价带中留下一个空位称为空穴。

D. 微电路的计算公式

当辐射脉冲宽度为T时,产生的光电流的数学表达式为
Ipp(t)=eKgDαΧA[Wj+Lnerft?Σn+Lperft?Σp],0≤t≤3(1)
式中:A为结面积;Wj表示耗尽区宽度;Ln,Lp分别是电子、空穴的扩散长度;Σn,Σp分别为电子、空穴的寿命对于Si材料,Kg=4.3×1015cm-3Gy-1。
双极和CMOS微电路工艺中,往往采用高阻衬底或在低阻衬底上外延高阻层。这样不仅提高了器件的耐击穿能力,而且低掺杂浓度外延层可以使器件的集2基结电容减小,提高双极器件的高速性能;对CMOS工艺,该外延层可用来防止器件闩锁。Wirth2Rogers光电流模型假定忽略衬底高阻材料电场效应以及高注入对少子寿命的影响,结两边必须是无限的均匀掺杂(相对于少子扩散长度而言),且该模型与反向偏置电压无关。因此该模型对微电路已不再适用。有实验数据表明,对高阻衬底器件,Wirth2Rogers模型预估的光电流与实测结果差3倍。增强光电流模型在Wirth2Rogers基础上作了两个重要补充:电场效应及高注入对少子寿命的影响。这两个效应都引起少子收集体积的增加。带外延晶体管外延层少子扩散长度Lp比外延层厚度We大得多,外延晶体管的n+外延衬底限制了少子扩散长度,少子收集体积定义为所有过剩少数载流子被结收集的区域。高注入时,随着过剩少子数量的增加,根据Shockley2Read理论,在半带陷阱的过剩少子寿命将增加,寿命的增加直接引起少子扩散长度的增加,引起光电流增加。衬底电场效应使得少子向结漂移,有效增加了光电流收集体积。

E. 什么是电子空穴

一个圆圈，由1000个位置，其中999个被电子占据，一个空着，这个空着的位置理解为“空穴”，现在要求电子围着这个圆圈单向运动，且每个电子每次移动只能移动到相邻的位置，那么，你想一想，电子要怎么才能绕圈运动呢？自然是与“空穴”相邻的电子移动到空穴中，然后这个电子原来的位置变成了“空穴”，同理，其他的电子在以这样的方式运动下去，比如电子按顺时针移动，那么很容易想象，“空穴”的移动是按着逆时针方向的。

也就是楼主所说的“有人说“空穴并不是真实存在的,只是对大量电子运动的一种等效,空穴的流动其实就是大量电子运动的等效的反运动” 。

在电子顺时针运动过程中也就形成了电流，因为电流就是电子的定向运动。
在这个电流的产生过程中，实际上只有999个电子的运动，那个空穴的运动只是电子运动的产物。而并非是999个电子和一个空穴共同导电。

实质上:我们可以认为空穴就是带正电的原子,如:质子。原子失去了电子(当然不是全部,是一部分电子)之后,就形成了空穴。

F. 怎么计算半导体中的电子，空穴的数量，电场强度等量

公式很多，具体可以去看刘恩科的《半导体物理》。

G. 一对电子空穴对的电荷量是多少，是电子电荷的两倍吗

一对电子空穴对的电荷量电子电荷的两倍。空穴是半导体中特有的一种粒子。它带正电，与电子的电荷量相同。
半导体中有两种载流子：自由电子和空穴。在热力学温度零度和没有外界能量激发时，价电子受共价键的束缚，晶体中不存在自由运动的电子，半导体是不能导电的。但是，当半导体的温度升高（例如室温300K）或受到光照等外界因素的影响，某些共价键中的价电子获得了足够的能量，足以挣脱共价键的束缚，跃迁到导带，成为自由电子，同时在共价键中留下相同数量的空穴。空穴是半导体中特有的一种粒子。它带正电，与电子的电荷量相同。把热激发产生的这种跃迁过程称为本征激发。显然，本征激发所产生的自由电子和空穴数目是相同的。

H. 如何通过能带计算电子和空穴的有效质量

因为N型半导体，主要是在硅原子中掺杂了V族元素，V族元素外层的四个电子会和硅原子外层的四个电子形成共价键，这样多出的一个电子就会挣脱原子核的束缚变为自由电子。而共价键中的电子由于热运动也会脱离共价键的束缚从而成为自由电子，同时在共价键上形成一个空穴。 所以N型半导体中自由电子比空穴多。 空穴是由于共价键中的电子由于热运动而脱离共价键的束缚从而成为自由电子，同时在共价键上形成一个空穴。

I. 模电里电子与空穴的问题

不是的。
在半导体中真正移动的其实是电子，空穴的移动也是电子移动造成的，但是电子移动和电流是反向的，因此为了方便而把空穴看成正电荷移动，也就成电流了，但实质还是电子移动。
在电解液中正负电荷都可以移动，那个电流是相加的。

J. 求半导体中电子-空穴的产生率

电子—空穴的产生率的定义式：△n/τp
△n是非平衡载流子浓度，在题中就是少子浓度。
即 △n=n i^2/ND
具体计算，你自己求解。