Löcherkonzept
Bricht durch Zufuhr von Energie eine Bindung im undotierten Halbleiter auf, d.h. gelangt im Bänderdiagramm ein Elektron vom Valenzband in das Leitungsband, so kann es sich frei bewegen und zum Ladungstransport beitragen. Doch auch die entstandene "Lücke" (das Loch) kann zum Ladungstransport beitragen, indem in diese Lücke ein anderes Elektronen nachrückt, welches daraufhin an einer anderen Stelle ein Loch hinterlässt. Das Loch "wandert" also gleichsam durch den Halbleiter. Das folgende Applet zeigt die zwei möglichen Betrachtungsweisen des Ladungstransports im Valenzband. Die obere Abbildung zeigt die Bewegung der Elektronen (Elektronenkonzept), die untere stellt den Vorgang durch die Bewegung der "Lücke" dar (Löcherkonzept).
Man sieht:
- Ist im Valenzband eine Lücke (auch Defektelektron oder Loch genannt) entstanden, so können benachbarte Elektronen in diese Lücke springen (obere Grafik), was einem Ladungstransport und damit einem Stromfluss entspricht.
- Die Bewegung der nachrückenden Elektronen (hier: Bewegung negativer Ladung von rechts nach links) hat den gleichen Effekt wie eine sich in die andere Richtung (also von links nach rechts) bewegende positive Ladung (untere Grafik).
- Ein fehlendes Elektron, d.h. allgemein ein Zustand, der nicht von einem Elektron besetzt ist, kann daher als ein eigenes Teilchen mit positiver Ladung, ein so genanntes Loch, betrachtet werden.
- Neben der Anzahl der freien Elektronen im Leitungsband ist daher auch die Anzahl der freien Löcher im Valenzband wesentlich für die elektrischen Eigenschaften des Halbleiters verantwortlich, da beide Ladungsträgerarten zum Stromtransport beitragen können.