半导体中的载流子是自由电子吗

半导体中的载流子不只是自由电子。在纯硅晶体中，每个原子与周围4个原子形成共价键，电子被束缚在键中。温度升高时，少数电子获得足够能量挣脱束缚成为自由电子，同时在原位置留下空穴。空穴可视为带正电的载流子，当邻近电子填补空穴时，空穴就移动到新位置。这种电子-空穴对同时产生，使半导体导电。

半导体材料通过掺杂可改变载流子类型。n型半导体掺入磷、砷等5价元素，多余电子成为自由电子；p型半导体掺入硼、铝等3价元素，产生额外空穴。实际应用中，二极管由p-n结构成，当正向偏置时，电子从n区流向p区，空穴从p区流向n区，形成电流。集成电路中，数十亿个晶体管依靠这种电子和空穴的运动实现信号处理和存储功能。