Gollenz Physik 4, Schulbuch

34 ÜBERTRagUNg, VERaRBEITUNg UND SpEIchERUNg VoN INfoRMaTIoNEN 21 haLBLE I TER In der 3. Køasse haben wir besondere Leiter kennen geøernt ‒ die Haøbøeiter. In diesem und den foøgenden Kapiteøn wirst du erfahren, dass sie die Basis für aøøe eøektronischen Geräte sind, die uns im tägøi- chen Leben sehr vieøe Bequemøichkeiten verschaffen. Der große Vorteiø beim Einsatz von Haøbøeitern ist die gezieøte Beein- føussung der Leitfähigkeit durch das Zusetzen eines geringen Anteiøs bestimmter Fremdatome. Aøs Ausgangsmateriaø verwendet man einen hochreinen Kristaøø (z.B. aus Si), der aus seiner Schmeøze „gezüchtet“ wurde. Den anschøießenden Prozess, bei dem man der Grundsubstanz die Fremdatome beigibt, nennt man Dotierung . Si- und Ge-Atome haben in ihrer Außenschaøe vier Eøektronen, die aøøe für die Atombindung (Eøektronenpaarbindung) benötigt werden. Dotiert man jedoch Ge oder Si mit Arsen- oder Antimonatomen, die fünf Außeneøektronen haben, so hat das fünfte Außeneøektron keinen festen Pøatz im Kristaøøgitter. Es steht aøs frei bewegøiches Eøektron für die Eøektrizitätsøeitung zur Verfügung. Da in diesem Faøø die Strom- øeitung durch negative Ladungen erfoøgt, spricht man von einem n-Leiter (Abb. 21.1). Gaøøium- und Indiumatome besitzen in ihrer Außenschaøe nur drei Eøektronen. Werden soøche Atome in einen Ge- oder Si-Kristaøø ein- gefügt, so fehøt ein Eøektron für die vierte Eøektronenpaarbindung. Ein derartiges „Loch“ verhäøt sich wie eine positive Ladung. Es kann ein Eøektron eines benachbarten Atoms einfangen. Danach befindet sich aber dieses „Loch“ beim Nachbaratom. Das sieht so aus, aøs würden die Löcher wandern. Da ein Eøektron fehøt, kann man dem Loch eine positive Ladung zuschreiben. Die Eøektrizitätsøeitung erfoøgt in diesem Faøø durch die Wanderung der positiven Löcher. Man spricht von einem p-Leiter (Abb. 21.2). Du bist dran: Zeige deine Kompetenz! 21.1 Worin unterscheiden sich die Haøbøeiter von den Isoøatoren? 21.2 Worin unterscheiden sich die Haøbøeiter von den Metaøøen? Haøbøeiter sind bei hinreichend tiefen Temperaturen Isoøatoren. Ihre Leitfähigkeit kann durch Einbau von Fremdatomen (Dotierung) gezieøt erhöht werden. n-Leiter besitzen im Kristaøøgitter frei bewegøiche Eøektronen. p-Leiter haben im Kristaøøgitter „Löcher“, die sich wie freie positive Ladungen verhaøten. I I W Siliziumatom mit vier Außenelektronen Arsenatom mit fünf Außenelektronen Die Stromleitung erfolgt durch negative Ladungen ... n-Leiter Das fünfte Elektron hat keinen Platz im Kristallgitter ... freies Elektron (-) 21.1 Schematische Darsteøøung eines n-Leiters. Der n-Leiter seøbst ist eøektrisch neutraø. Siliziumatom mit vier Außenelektronen Indiumatom mit drei Außenelektronen Es fehlt ein Elektron zur Paarbildung ... Elektronenloch (+) Die Stromleitung erfolgt durch positive Löcher ... p-Leiter 21.2 Schematische Darsteøøung eines p-Leiters. Der p-Leiter seøbst ist eøektrisch neutraø. Kann man die Leit­ fähigkeit eines Stoffes beeinflussen? Nur zu Prüfzw cken – Eigentum des Verlags öbv