Ein Elektronloch ist das begriffliche und mathematische Gegenteil eines Elektrons, das in der Studie der Physik, Chemie und Elektrotechnik nützlich ist. Das Konzept beschreibt den Mangel an einem Elektron an einer Position, wo man in einem Atom oder Atomgitter bestehen konnte. Es ist vom Positron verschieden, der eine wirkliche Partikel der Antimaterie ist, wohingegen das Loch gerade eine Fiktion ist, die verwendet ist, um Bequemlichkeit zu modellieren.

Das Elektronloch wurde in Berechnungen für die folgenden zwei Situationen eingeführt:

• Wenn ein Elektron in einen höheren Staat aufgeregt ist, verlässt es ein Loch in seinem alten Staat. Diese Bedeutung wird in der Erdbohrer-Elektronspektroskopie (und andere Röntgenstrahl-Techniken) in der rechenbetonten Chemie verwendet, und die niedrige Elektronelektronzerstreuen-Rate in Kristallen (Metalle, Halbleiter) zu erklären.
• In Kristallen führen Band-Struktur-Berechnungen zu einer wirksamen Masse für die Anklage-Transportunternehmen, die negativ sein können. Begeistert durch die Saal-Wirkung wird Newtonsches Gesetz verwendet, um das negative Zeichen auf die Anklage beizufügen.

Physik des festen Zustands

In der Physik des festen Zustands ist ein Elektronloch (gewöhnlich verwiesen auf einfach als ein Loch) die Abwesenheit eines Elektrons von einer sonst vollen Elektronschale. Ein Loch ist im Wesentlichen eine Weise, die Wechselwirkungen der Elektronen innerhalb eines fast vollen Systems gedanklich zu verarbeiten, das gerade einige Elektronen vermisst wird. In mancher Hinsicht ist das Verhalten eines Loches innerhalb eines Halbleiter-Kristallgitters mit dieser der Luftblase in einer sonst vollen Flasche von Wasser vergleichbar.

Die Loch-Leitung in einem Wertigkeitsband kann durch die folgende Analogie erklärt werden. Stellen Sie sich eine Reihe von in einem Auditorium gesetzten Leuten vor, wo es keine Ersatzstühle gibt. Jemand in der Mitte der Reihe will abreisen, so springt er über den Rücken des Sitzes in eine leere Reihe und geht hinaus. Die leere Reihe ist dem Leitungsband analog, und die Person, die hinausgeht, ist einem freien Elektron analog.

Stellen Sie sich jetzt vor, dass jemand anderer mitkommt und sich setzen will. Die leere Reihe hat eine schlechte Ansicht; so will er nicht dort sitzen. Statt dessen zieht eine Person in der voll gestopften Reihe in den leeren Sitz um, den die erste Person zurückgelassen hat. Der leere Sitz rückt einen Punkt dem Rand und der Person näher, die wartet, um sich zu setzen. Die folgende Person, folgt und das folgende et cetera. Man konnte sagen, dass der leere Sitz an den Rand der Reihe herangeht. Sobald der leere Sitz den Rand erreicht, kann sich die neue Person setzen.

Im Prozess ist jeder in der Reihe vorangekommen. Wenn jene Leute negativ beladen würden (wie Elektronen), würde diese Bewegung Leitung einsetzen. Wenn die Sitze selbst positiv beladen würden, dann würde nur der freie Sitz positiv sein. Das ist ein sehr einfaches Modell dessen, wie Loch-Leitung arbeitet.

In Wirklichkeit, wegen der Kristallstruktur-Eigenschaften, wird das Loch zu einer einzelnen Position, wie beschrieben, im vorherigen Beispiel nicht lokalisiert. Eher misst das Loch ein Gebiet im Kristallgitter ab, das viele hundert von Einheitszellen bedeckt. Das ist dazu gleichwertig, zu sein, der unfähig ist zu erzählen, welches gebrochenes Band dem "fehlenden" Elektron entspricht.

Anstatt die Bewegung eines leeren Staates im Wertigkeitsband als die Bewegung von Milliarden von getrennten Elektronen zu analysieren, hat eine einzelne gleichwertige imaginäre Partikel gerufen ein "Loch" wird betrachtet. In einem angewandten elektrischen Feld bewegen sich die Elektronen in einer Richtung entsprechend dem Loch, das sich im anderen bewegt. Wenn ein Loch sich mit einem neutralen Atom vereinigt, verliert dieses Atom ein Elektron und wird positiv. Deshalb wird das Loch genommen, um positive Anklage von +e, genau das Gegenteil der Elektronanklage zu haben.

Das Gesetz der Ampere-Sekunde erlaubt der Kraft auf dem "Loch" wegen eines elektrischen Feldes, berechnet zu werden. Eine wirksame Masse kann dann abgeleitet werden, der die (imaginäre) Kraft auf dem (imaginären) Loch zur Beschleunigung dieses Loches verbindet. In einigen Halbleitern, wie Silikon, ist die wirksame Masse des Loches von der Richtung (anisotropic) abhängig, jedoch kann ein über alle Richtungen durchschnittlicher Wert für einige makroskopische Berechnungen verwendet werden.

In den meisten Halbleitern ist die wirksame Masse eines Loches viel größer als dieses eines Elektrons. Das läuft auf niedrigere Beweglichkeit für Löcher unter dem Einfluss eines elektrischen Feldes hinaus, und das kann die Geschwindigkeit des elektronischen aus diesem Halbleiter gemachten Geräts verlangsamen. Das ist ein Hauptgrund dafür, Elektronen als die primären Anklage-Transportunternehmen wann immer möglich in Halbleiter-Geräten statt Löcher anzunehmen.

Löcher in der Quant-Chemie

Ein Stellvertreter, der für das Begriff-Elektronloch vorhat, wird in der rechenbetonten Chemie verwendet. In verbundenen Traube-Methoden der Boden (oder niedrigste Energie) wird der Staat eines Moleküls als der "Vakuumstaat" — begrifflich interpretiert, in diesem Staat gibt es keine Elektronen. In diesem Schema wird die Abwesenheit eines Elektrons von einem normalerweise gefüllten Staat ein "Loch" genannt und wird als eine Partikel behandelt, und die Anwesenheit eines Elektrons in einem normalerweise leeren Staat wird einfach ein "Elektron" genannt. Diese Fachsprache ist fast dazu identisch, das in der Halbleiterphysik verwendet ist.

Siehe auch

• Bandgap
• Transportunternehmen-Generation und Wiederkombination
• Wirksame Masse
• Elektrische Leitfähigkeit
• Halbleiter