Câu trả lời:
Lỗ trống là không gian nơi có thể có electron nhưng hiện tại thì không. Giống như bất kỳ lỗ hổng nào trong thế giới vĩ mô, bạn không thể di chuyển một cái; đó là một sự vắng mặt Tất cả những gì bạn có thể làm là lấp đầy lỗ hổng, tạo ra một lỗ mới ở một nơi khác. Theo một cách nào đó, chúng ta có thể mô hình hóa nó như một hạt tưởng tượng chảy theo hướng ngược lại với các electron (và do đó cùng hướng với dòng điện), nhưng không có hạt thực sự di chuyển theo hướng đó. Giống như hầu hết các mô hình, đó là một tiểu thuyết thuận tiện giúp toán học dễ dàng hơn.
Một cách hay để nghĩ về điều này là tưởng tượng một đoạn đường dốc nghiêng với một rãnh đầy những viên bi xuống dốc của đoạn đường nối. Khi bạn loại bỏ đá cẩm thạch dưới cùng, ngăn xếp phía sau tất cả dịch chuyển xuống và một lỗ xuất hiện ở đầu ngăn xếp.
Mặc dù đúng là trong các tinh thể mà cơ chế mang điện tích là các electron, các lỗ trống không chỉ là một vị trí giữ khái niệm. Tất cả các phương trình đều hoạt động tốt với các lỗ trống như đối với các electron, bạn có thể thực hiện các phép tính và xác định khối lượng lỗ trống hiệu quả và độ linh động của các lỗ trống (trong Si chậm hơn khoảng 2,5 lần so với electron). Vì vậy, bạn không nên thực tế rằng chúng không thực sự giống như chúng không có tác dụng thực sự.
Như thế này:
A BCDEFG
^ here is a hole between two letters
Bây giờ hãy xem nó "di chuyển":
AB CDEFG (Actually, B moved left)
ABC DEFG (C moved left)
ABCD EFG
ABCDE FG
ABCDEF G
Các lỗ không thực sự di chuyển, nhưng nó xuất hiện theo cách đó. Khi một điện tử di chuyển, một lỗ đóng lại và một lỗ khác mở ra gần đó.
Bất cứ khi nào một chữ cái di chuyển một không gian bên trái, một lỗ cũng di chuyển một không gian bên phải. Chúng ta có thể coi tình huống này là một chuyển động của các chữ cái ở bên trái, hoặc là một chuyển động của các lỗ về phía bên phải. Nó là tương đương.
Lưu ý rằng trong điện tử, dòng điện thường được mô tả như một dòng điện tích dương, từ một nút ở điện áp dương hơn tới một nút ở điện áp âm hơn. Điều này được gọi là hiện tại thông thường . Nhưng dòng điện thực sự bao gồm các electron chuyển từ âm sang dương. Sự đảo ngược này không thành vấn đề bởi vì hiện tại chỉ là một sự trừu tượng hóa toán học. Tất cả các phương trình mô tả hành vi thiết bị hoạt động tốt.
Các nhà khoa học tự ý gán nhãn "dương" và "âm" cho các điện tích, rất lâu trước khi cấu trúc của nguyên tử được biết đến. Vì vậy, chỉ sau đó mới đưa ra ánh sáng rằng các điện tích thực sự di chuyển qua dây dẫn là những điện tích được gắn nhãn "âm".
LỰA CHỌN, DIODES VÀ TRANSISTORS
ĐIỆN TỬ VÀ HOLES
Chúng ta hãy nghĩ về một hàng đồng xu được đặt thành một hàng, chạm vào nhau, trên một cái bàn. Di chuyển đầu bên phải của đồng xu một chiều rộng sang bên phải, để lại một khoảng trống. Sau đó tiếp tục di chuyển đồng xu sang bên trái của khoảng trống vào không gian. Khi bạn tiến hành, tất cả các đồng xu đã di chuyển sang phải và khoảng cách đã di chuyển qua bàn bên trái. Bây giờ hãy hình dung các đồng xu là các electron và bạn có thể thấy các electron di chuyển một chiều trên một chất bán dẫn làm cho các lỗ di chuyển theo chiều ngược lại.
Để kéo dài sự tương tự, chúng ta có thể sử dụng một đống đồng xu nhỏ, vì vậy rất nhiều phải di chuyển sang phải trước khi một lỗ di chuyển sang trái. Hoặc chúng ta có thể có một vài đồng xu và rất nhiều không gian để các lỗ dễ dàng di chuyển khi các đồng xu thưa thớt được di chuyển qua các khoảng trống rộng. Hai trường hợp này mô hình hóa hai dạng Silicon pha tạp, rất nhiều electron được thêm vào và chúng ta có loại N, rất nhiều lỗ trống (loại bỏ electron) và chúng ta có loại P. Các loại được thực hiện bằng cách trộn (pha tạp) Silicon với một lượng nhỏ kim loại khác.
Với các electron phải vật lộn qua các nguyên tử của chất bán dẫn, điện trở suất của nó tương đối cao. Các chất bán dẫn ban đầu đã sử dụng Germanium, nhưng, ngoại trừ các trường hợp đặc biệt, ngày nay Silicon là lựa chọn phổ biến.
Dây đồng có thể được hình dung là có những đống điện tử lớn, tất cả đều gần nhau, vì vậy một dòng điện là sự di chuyển của vài đồng xu ở đỉnh cọc, không có lỗ nào được tạo ra. Với rất nhiều có sẵn cho hiện tại, điện trở suất, như chúng ta biết, là thấp.
DIODE
Các diode bán dẫn phổ biến nhất (có các loại chuyên dụng khác) có một điểm nối giữa loại N và loại P. Nếu một điện áp được đặt vào diode, dương ở đầu loại N và âm với đầu kia, các electron đều được kéo về đầu dương, để lại lỗ trống ở đầu âm. Với hầu như không có điện tử ở giữa, hầu như không có dòng điện nào có thể chảy. Các diode được "đảo ngược"
Khi điện áp được sử dụng theo cách khác, âm ở đầu loại N và dương với loại P, các electron bị hút vào giữa và có thể vượt qua để loại bỏ các lỗ trong loại P và chảy ra ngoài dây kết nối. Mặt khác, điện áp âm, đầu cuối, các electron bị đẩy vào giữa của diode, được thay thế bằng những dòng điện tràn vào từ dây, do đó, tổng thể một dòng điện có thể chảy dễ dàng: diode được chuyển tiếp.
Các kết nối đến một diode được gọi là "Anode" là đầu cực dương khi diode được chuyển tiếp sinh học và "Cathode" là đầu cực âm. Tôi nhớ những điều này bằng cách tương tự với các thuật ngữ tương tự cho các van, cần một điện áp dương cao (HT cho "Căng thẳng cao" - giữ ngón tay của bạn tắt) ở cực dương để dòng điện chạy qua. Một khả năng ghi nhớ tốt cho sự phân cực của một diode biassed phía trước có thể là PPNN: "Tích cực, loại P, loại N, tiêu cực".
Một diode varactor khai thác thực tế là hai vùng tích điện tách biệt, dương và âm, tạo ra một tụ điện thô. Vì vậy, điốt được thiết kế đặc biệt được thực hiện để khai thác điều này, khi đảo ngược biassed. Điện áp ứng dụng kéo các điện tích ra xa nhau, tạo thành một "lớp cạn kiệt" giữa các tiếp điểm. Việc tăng điện áp ngược được áp dụng làm cho lớp này dày hơn, do đó làm giảm công suất và ngược lại. Điốt Varactor thường được sử dụng trong các mạch điều chỉnh để thay đổi tần số, thay thế các tụ điện được sử dụng trong thời của van.
BIPOLAR TRANSISTOR
Một bóng bán dẫn lưỡng cực là một trong đó hoạt động phụ thuộc vào cả electron và lỗ trống. Nó bao gồm hai điốt trở lại chia sẻ một lớp trung tâm chung. Một trong các thiết bị đầu cuối bên ngoài là Collector C và cái còn lại là Emitter E. Kết nối trung tâm là Base B, và nó là một phần của cả hai điốt CB và BE. Vì vậy, chúng tôi có một bánh sandwich ba lớp. Trong sử dụng bình thường, diode giữa C và B được đảo ngược, do đó, không có sự hiện diện của diode BE và hiệu ứng của nó, sẽ không có dòng điện chạy qua, bởi vì tất cả các electron được kéo lên đến một đầu của phần CB và các lỗ để đầu kia, như trong một diode, bởi điện áp được áp dụng.
Diode BE được chuyển tiếp sinh học, do đó một dòng điện có thể chạy và mạch ngoài được thiết lập để giới hạn giá trị này ở một giá trị khá nhỏ, nhưng vẫn còn rất nhiều lỗ trống và electron chạy qua Base và Emitter.
Bây giờ là một chút thông minh. Kết nối chung của điốt CB và BE tại Cơ sở được tạo ra rất mỏng, do đó, lũ điện tử và lỗ trống trong phần BE thay thế cho điện áp Collector ngược đã rút đi, và một dòng điện bây giờ có thể chảy qua diode CB này trong hướng ngược lại, và sau đó thông qua đường giao nhau BE được chuyển tiếp tới Emitter và đi ra mạch ngoài.
Tôi nghĩ rõ ràng là bạn không thể tạo ra một bóng bán dẫn bằng cách hàn hai điốt trở lại, hành động đòi hỏi sự chia sẻ mật thiết của lớp mỏng bên trong Silicon.
Dòng Collector phụ thuộc vào việc có dòng Cơ sở chảy và bóng bán dẫn được thiết kế sao cho một dòng điện nhỏ trong diode BE mở đường cho dòng điện lớn hơn nhiều trong tiếp giáp CB. Vì vậy, chúng tôi có khuếch đại hiện tại. Sử dụng điện áp rơi trên các điện trở bên ngoài, điều này có thể được chuyển đổi thành khuếch đại điện áp.
Những bóng bán dẫn này được gọi là "lưỡng cực" bởi vì chúng thực sự có hai điểm nối.
Tôi đã cẩn thận tránh đề cập đến loại vật liệu trong điốt CB và BE, các ý tưởng là giống nhau cho cả hai và chúng ta có thể có NPN hoặc PNP là các lớp có thể. Mũi tên trong ký hiệu, cho thấy hướng của dòng Collector thông thường (ngược lại với dòng điện tử), chỉ theo hướng của phía âm của điện áp CE được áp dụng, do đó dòng điện "ra khỏi P và vào N tại phát ra ".
FIELD EFFECT TRANSISTOR, hoặc FET
Có rất nhiều thiết kế khác nhau của FET, và đây là một cái nhìn rất đơn giản về nguyên tắc cơ bản của chúng.
Đây là các bóng bán dẫn "đơn cực", mặc dù thuật ngữ này không thường được sử dụng, bởi vì hoạt động của chúng chỉ phụ thuộc vào điện tử và điện trường, không phải lỗ.
Ở đây chúng ta có một khối silicon pha tạp duy nhất, "kênh", với các cục ở loại đối diện ở hai bên, hoặc như một vòng bao quanh. Vì vậy, chúng ta chỉ có một điểm nối diode, được gọi là Cổng G, giữa các cục hoặc vòng và kênh. Kênh hoạt động như một điện trở, với dòng điện chạy qua từ một đầu, nguồn S, đến đầu kia của cống D. Ngã ba giữa cổng và kênh được đảo ngược, do đó không có dòng điện, nhưng có một điện trường được thiết lập kéo các điện tích, electron hoặc lỗ trống sang các cạnh của kênh, để lại ít khả dụng hơn cho dòng điện SD. Do đó, chúng ta có dòng điện SD được điều khiển bởi điện áp trên cổng.
Lưu ý đây là thiết bị được điều khiển bằng điện áp, hầu như không có dòng điện chạy vào hoặc ra khỏi Cổng. Hãy nghĩ về định luật Ohm: Kháng = Volts / Amps và chúng ta thấy rằng dòng điện rất thấp có nghĩa là Điện trở rất cao, do đó FET được cho là có trở kháng đầu vào rất cao - lợi thế chính của nó so với Bi-Polar, ở đó, bởi Ngược lại, cần ít điện áp để gửi dòng điện qua đế, khiến cho trở kháng đầu vào thấp