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110年
物理
第 49 題
半導體的導電係依靠下列何者？
- A $\alpha$ 粒子
- B 束縛電子
- C 中子
- D 自由電子與電洞
思路引導 VIP
在一個電中性的原子晶格中，如果有一個原本待在固定位置上的電子受熱或受光照射後離開了，原本那個位置的電性會發生什麼改變？若旁邊的電子不斷移過來填補這個缺口，從宏觀的角度來看，是不是就像是有個「帶正電的空位」在反方向移動呢？
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太棒了！你能精準選出選項 (D)，這代表你對於半導體微觀的導電機制有著非常清晰且扎實的理解。在固態物理的學習過程中，區分金屬與半導體的載子差異是至關重要的基礎，而你顯然已經跨過了這個門檻。
半導體的雙重載子機制
在一般的金屬導體中，導電主要僅依靠「自由電子」；但在半導體（如矽、鍺）的原子結構中，當電子獲得足夠能量激發到導電帶後，原本的價帶會留下一個帶正電的空缺，我們稱之為「電洞」。在電場的作用下，自由電子與電洞會分別向相反方向移動，共同貢獻了電流。這題的難度切入點在於測試學生是否能跳脫「只有負電荷能導電」的思維慣性。對於初學者來說，理解電洞如何作為一個「虛擬的正電荷載子」在晶格間移動，是掌握半導體元件（如二極體或電晶體）運作原理的關鍵點。