હોલ (hole) : સંયોજકતા પટ(valence band)માં ઇલેક્ટ્રૉનની સંપૂર્ણ ગેરહાજરી અથવા ઘનપદાર્થમાં સંયોજકતાપટના સર્વોચ્ચ સ્તરે આવેલી ખાલી સ્થિતિ. હોલ ઇલેક્ટ્રૉનના સમુદ્રમાં ઘન કણ તરીકે વર્તે છે, જે અવસ્થામાં ઇલેક્ટ્રૉન રહેલા હોય ત્યાંથી તે રિક્ત સ્થિતિ (હોલ) તરફ જાય છે. આ રીતે સહસંયોજક (covalent) બંધમાંથી છૂટો પડી જાય છે. આવો ઇલેક્ટ્રૉન મુક્ત હોય છે. જે જગ્યાએથી ઇલેક્ટ્રૉન છૂટો પડે છે તે ખાલી જગ્યામાં ઇલેક્ટ્રૉનની ગેરહાજરી વર્તાય છે. આ ખાલી જગ્યા એ જ હોલ; જે ઘન કણ જેવું વલણ ધરાવે છે. આથી તે ઇલેક્ટ્રૉનને આકર્ષે છે. બીજેથી ગતિ કરતો મુક્ત ઇલેક્ટ્રૉન આ ખાલી જગામાં (હોલમાં) ગોઠવાઈ જાય છે. હોલ માત્ર ખાલી જગા છે. તે કણ નથી. તે ઇલેક્ટ્રૉનની સાપેક્ષ ધન વર્તન કરે છે. વાસ્તવમાં તેની અંદર ધન વિદ્યુતભાર હોતો નથી.
બંધમાંથી ઇલેક્ટ્રૉન મુક્ત થાય છે. ત્યારે તેની પાછળ હોલનું સર્જન થાય છે. સ્ફટિકના બે છેડા વચ્ચે વિદ્યુત સ્થિતિમાનનો તફાવત પાડવામાં આવે ત્યારે ઇલેક્ટ્રૉન ઋણ છેડાથી ધન છેડા તરફ ગતિ કરે છે. આ રીતે વિદ્યુત-પ્રવાહ પેદા થાય છે. ઇલેક્ટ્રૉન હોલમાં પડતાં તે પુરાઈ જાય છે અને ઇલેક્ટ્રૉનની અસલ જગ્યાએ નવું હોલ પેદા થાય છે. અહીં ઇલેક્ટ્રૉન ઋણથી ધન છેડે જતા હોય ત્યારે હોલ ધનથી ઋણ તરફ જાય છે. આ રીતે સ્ફટિકમાં ઇલેક્ટ્રૉનના વહન અને વિરુદ્ધ દિશામાં હોલના વહનથી વિદ્યુત-પ્રવાહ મળે છે.
સિલિકોન કે જર્મેનિયમ જેવા અર્ધવાહકનું તાપમાન વધારતાં તેમના સહસંયોજક બંધમાં ભંગાણ પડે છે. આથી જેટલા ઇલેક્ટ્રૉન મુક્ત થાય છે તેટલા હોલ પણ તૈયાર થાય છે. આ રીતે અમુક હદ સુધી તાપમાન વધારતાં અર્ધવાહકનો અવરોધ ઘટે છે. શુદ્ધ કે આંતરિક (intrinsic) અર્ધવાહકમાં મુક્ત ઇલેક્ટ્રૉન અને હોલની સંખ્યા સરખી હોય છે. તેની એકમ કદદીઠ સંખ્યા ni થાય છે. બાહ્ય (extrinsic) અર્ધવાહકમાં હોલની સંખ્યાઘનતા n+ અને ઇલેક્ટ્રૉનની સંખ્યાઘનતા n_ હોય તો, n+ n_ = ni2 સૂત્ર વડે મળે છે.
જેમાં n+(હોલ)ની સંખ્યા n_ કરતાં વધુ હોય તો અર્ધવાહકને p પ્રકારનો અર્ધવાહક કહે છે. આથી વિદ્યુતપ્રવાહ મુખ્યત્વે હોલના વહનથી મળે છે. જો n_ > n+ હોય તો તેને N પ્રકારનો અર્ધવાહક કહે છે. p–પ્રકારના અર્ધવાહકને બહુમતી વાહક (majority carrier) કહે છે.
ચાલકતા (µ) અને મુક્તવાહક(n, p)ની સંખ્યાના ગુણાકારથી વાહકતા (conductance) k નક્કી થાય છે. આ રીતે અર્ધવાહકની વાહકતા k = e (µn.n + µp.p) વડે મળે છે.
જ્યાં e મૂળભૂત વિદ્યુતભાર, µn અને µp અનુક્રમે ઇલેક્ટ્રૉન અને હોલની ચાલકતા છે. n અને p અનુક્રમે ઇલેક્ટ્રૉન અને હોલની ઘનતા છે.
અર્ધવાહકની વાહકતાનું પારિમાણિક સૂત્ર I2 T3 M–1 L–3 થાય છે.
હરગોવિંદ બે. પટેલ