Physik compact, Basiswissen 7, Schulbuch

90 Halbleiter 17 Hinweis: In den folgenden Darstellungen von n- Leitern werden wir die frei beweglichen Elektronen durch 6 darstellen (siehe Seite 91). Hinweis: In den folgenden Darstellungen von p-Lei- tern werden wir die Elektronenlöcher durch 5 dar- stellen (siehe Seite 91). Die elektrischen Eigenschaften eines dotierten Halb­ leiters hängen vor allem von der Art und der Anzahl der Fremdatome ab. (The concentrationof free electrons and of free holes is largely determined by the impurities that are present in the material. Donor impurities incre- ase the number of free electrons, acceptor impurities ge- nerate holes.) Die vielfältige Verwendungsmöglichkeit von Halbleitern liegt darin, dass die Eigenschaften eines Halbleiters durch gezieltes Dotieren bestimmt werden können. A1 Schätze die Anzahl der frei beweglichen Elektro­ nen in einem n-Leiter ab, indem du die Anzahl der Fremdatome in einem Volumen von 1 mm 3 be­ stimmst! Abb. 90.1 Wird an einen n-Leiter eine Spannung angelegt, so treten die freien Elektronen als Ladungsträger auf. I Si Si Si Si Si Si Si Si Si As + Si Si Si Si Si Si Si-Kristall mit Arsen dotiert (fünfwertig) Die freien Elektronen wandern zur positiven Elektrode. Beispiel Dotierung mit B Ein Siliziumkristall wird mit Boratomen dotiert: Abb. 90.2 Dreiwertiges Bor enthält ein Außenelektron weniger als das vierwertige Silizium. Im Siliziumkristall tragen nur drei Elektronen von Bor zur Bindung bei. Si-Kristall mit Bor dotiert (dreiwertig) Durch die thermische Bewegung wird ein Elektron gelöst. Es ergänzt die B-Si-Bindung. Wird Silizium mit einem dreiwertigen Element wie B dotiert, entsteht ein Halbleiter, der durch die fehlen- den Elektronen der B-Si-Bindung Elektronenlöcher enthält. Durch Elektronenwechsel aus benachbarten Bindungen wird der Halbleiter leitend. Er wird als p-Leiter oder auch als Akzeptor bezeichnet. In ei- nem p-Leiter wirken die Elektronenlöcher als La- dungsträger. p-Leiter Abb. 90.3 Wird an einen p-Leiter eine Spannung angelegt, so werden die Elektronenlöcher durch Elektronen benachbarter Gitteratome aufgefüllt. I Si Si Si Si Si Si Si Si Si B Si Si Si Si Si Si Si-Kristall mit Bor dotiert (dreiwertig) Die Löcher wandern scheinbar zur negativen Elektrode. Abb. 90.4 Perfect crystals are beautiful, but imperfect crystals are useful. Nur zu Prüfzwecken – Eigentum des Verlags öbv