Warum dotiert man halbleiter kristalle mit fremdatomen?
Gefragt von: Ivo Linke B.Eng. | Letzte Aktualisierung: 17. Dezember 2021sternezahl: 4.6/5 (19 sternebewertungen)
Die Atome sind durch Atombindung miteinander verbunden. ... Die Leitfähigkeit eines Halbleiters kann erhöht werden, wenn man Atome anderer Elemente (Fremdatome) einbringt, die mehr oder weniger Außenelektronen haben als die Halbleiteratome. Damit entstehen Störstellen mit freien Elektronen oder Defektelektronen.
Was versteht man unter der Dotierung von Halbleitern?
Eine Dotierung oder das Dotieren (von lateinisch dotare ‚ausstatten') bezeichnet in der Halbleitertechnik das Einbringen von Fremdatomen in eine Schicht oder in das Grundmaterial eines integrierten Schaltkreises.
Warum sind dotierte Halbleiter elektrisch neutral?
Die durch Dotieren n-leitend gemachten Halbleiter sind nach außen elektrisch neutral, da man ja elektrisch neutrale Atome in das Halbleitermaterial eingebracht hat. Die n-Leitung wird eingesetzt, wenn eine hohe Beweglichkeit der Ladungsträger erforderlich ist.
Welche Elemente eignen sich zum Dotieren von Silizium oder Germanium?
Für die Änderung der elektrischen Leitfähigkeit bei gängigen Halbleiterbauelemente aus Silicium oder Germanium (der vierten Hauptgruppe) kommen für p-Gebiete die Elemente aus der dritten Hauptgruppe wie beispielsweise: Bor, Indium, Aluminium oder Gallium und für n-Gebiete die Elemente aus der fünften Hauptgruppe wie ...
Warum gibt es in einem N-dotierten Halbleiter nahezu keine Löcher?
Durch die n-Dotierung stehen im dotierten Halbleiter mehr bewegliche negative Ladungsträger zur Verfügung als im nicht dotierten Halbleiter. ... Im n-dotierten Halbleiter werden nahezu alle Löcher im Halbleiter mit den "überschüssigen" Elektronen der Dotierungselemente gefüllt.
Dotierung von Halbleitern
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Warum ist es notwendig Halbleitermaterialien zu dotieren?
1. Dotieren. Dotieren bedeutet das Einbringen von Fremdatomen in einen Halbleiterkristall zur gezielten Veränderung der Leitfähigkeit. Zwei der wichtigsten Stoffe mit denen Silicium dotiert werden kann sind Bor (3 Valenzelektronen = 3-wertig) und Phosphor (5 Valenzelektronen = 5-wertig).
Warum gibt es keine Halbleiter?
Die Gründe dafür sind vielfältig. Zum einen haben Halbleiter ein Verfallsdatum und können nicht endlos im Lager vorgehalten werden. Zum anderen gab es in der vergangenen Zeit Versorgungsengpässe bei Rohstofflieferanten und geopolitische Spannungen zwischen China und den USA.
Was entsteht wenn man Silizium mit Bor verunreinigt?
Hauptgruppe "verunreinigt" und damit deren Leitfähigkeit erhöht. Man bezeichnet den gezielten Einbau von Elementen der III. ... Baut man z.B. in einen Siliziumkristall ein fünfwertiges Element ein (z.B. Phosphor), so entsteht ein n-Halbleiter, beim Einbau eines dreiwertigen Elements (z.B. Bor) entsteht ein p-Halbleiter.
Was ist eine Störstellenleitung?
Durch das Dotieren entstehen sogenannten n-Halbleiter bzw. p-Halbleiter (Bild 4) mit einer deutlich höheren Leitfähigkeit als sie das reine Halbleitermaterial hat. Die Leitung, die durch das Dotieren zustandekommt, wird als Störstellenleitung bezeichnet. ... n-Halbleiter und p-Halbleiter entstehen durch Dotieren.
Was ist eine Diffusionsspannung?
, selten auch Antidiffusionsspannung genannt, ist die Potentialdifferenz (elektrische Spannung) über eine Raumladungszone, die der Diffusion von Ladungsträgern (Elektronen und Defektelektronen) entgegenwirkt. Sie ist materialabhängig und beträgt für Silizium ≈ 0,7 V und für Germanium ≈ 0,3 V.
Was versteht man unter einen n Leiter?
Der Neutralleiter wird auch Nullleiter genannt und in Europa mit dem Buchstaben N abgekürzt. Er ist ein Leiter, der mit einem Neutralpunkt elektrisch verbunden ist, und kann zur Verteilung elektrischer Energie beitragen.
Was erreicht man durch Dotierung?
Als Dotieren bezeichnet man den Einbau von Fremdatomen in den atomaren Gitterverbund von Halbleitern. Dadurch kann man gezielt die elektrische Leitung in Halbleitern, die sowohl auf der Elektronen- als auch auf der Löcherleitung beruht, beeinflussen.
Wo werden dotierte Halbleiter eingesetzt?
Anwendungen sind Heißleiter, Varistoren, Strahlungssensoren (Photoleiter, Fotowiderstände, Photodioden bzw. Solarzellen), thermoelektrische Generatoren, Peltierelemente sowie Strahlungs- bzw. Lichtquellen (Laserdiode, Leuchtdiode). Halbleiter werden in einkristalliner, polykristalliner und amorpher Form verwendet.
Was versteht man unter der Eigenleitung der Halbleiterwerkstoffe?
Eigenleitung (auch intrinsische Leitung) bezeichnet in der Festkörperphysik die relativ geringe elektrische Leitfähigkeit undotierter (reiner) Halbleiter.
Was ist eine Dotierung Wirtschaft?
Dotierung oder Dotation (aus lateinisch dotare „ausstatten“) steht für: ... Dotation – in der Wirtschaft die Ausstattung mit Gütern oder Geld. eine mit einer Auszeichnung verbundene finanzielle oder Sachzuwendung, siehe Auszeichnung (Ehrung)
Warum ist Germanium ein Halbleiter?
Der Name Halbleiter kommt von der Tatsache, dass diese Materialien eine elektrische Leitfähigkeit zwischen einem Metall wie Kupfer, Gold usw. ... und einem Isolator wie Glas aufweisen. Sie haben eine Energielücke von weniger als 4 eV (etwa 1 eV).
Was wird unter Eigenleitung Und was wird unter Störstellenleitung verstanden?
Die Eigenleitung setzt sich aus zwei Anteilen zusammen der Leitung durch freie Elektronen und der Leitung durch Defektelektronen (Löcher). ... Als Faustregel kann man davon ausgehen, dass bei sehr hohen Temperaturen stets die Eigenleitung im Halbleiter die Störstellenleitung deutlich übersteigt.
Was ist der Unterschied zwischen Eigenleitung und Störstellenleitung?
Höhere Leitfähigkeit bei Störstellenleitung als bei Eigenleitung. Man gewinnt Temperatur unabhängige Halbleiterstoffe mit einer höheren Leitfähigkeit, indem man zur Schmelze eines reinen Halbleiterwerkstoffs einen geringen Anteil Fremdstoffe dazumengt. Dieser Vorgang wird auch als Dotieren (ausstatten) bezeichnet.
Was versteht man unter Eigenleitung in Silizium?
Bei tiefen Temperaturen sind Halbleiter Isolatoren. Bei Energiezufuhr z.B. durch Erwärmung werden Elektronen aus ihren Paarbindungen gelöst - es entstehen Leitungselektronen und Löcher. Legt man eine äußere Spannung an, kommt es zur sogn Eigenleitung.
Wie entsteht eine Sperrschicht?
Diode in Sperrrichtung
Die Löcher der p-Schicht werden vom Minus-Pol angezogen, die Elektronen der n-Schicht werden vom Plus-Pol angezogen. Dadurch vergrößert sich die Sperrschicht, die auch Grenzschicht genannt wird. Es können keine Ladungsträger durch die Sperrschicht hindurch gelangen.
Wie entstehen energiebänder?
Die Energieniveaus verschieben sich jeweils leicht nach oben und unten (siehe Zweizustandssystem). Betrachtet man nun einen Kristall, bei dem eine Vielzahl von Atomen miteinander wechselwirken, steigt die Anzahl der erlaubten Energiezustände entsprechend, sie verschmelzen zu gemeinsamen Energiebändern.
Wie entsteht ein Halbleiterchip?
Ein Laser als Energiequelle
Ein zentraler Schritt bei der Herstellung von Mikrochips besteht darin, Lichtstrahlen so genau auf eine runde Platte Silizium, den Wafer, auszurichten, dass sich damit ein wenige Nanometer feines Muster hineinbrennt. So wird das Fundament für die Milliarden von Transistoren gegossen.
Warum keine Microchips?
Die Gründe für den Mangel sind vielfältig, eine Lösung ist mittelfristig nicht in Sicht. Erst der Ausbau der Produktionskapazitäten kann Abhilfe schaffen – doch der kostet viel Geld und Zeit. ... Seit Monaten ist die Nachfrage nach Mikrochips so groß, dass die Hersteller nicht mehr hinterherkommen.
Warum gibt es Engpässe bei Halbleitern?
Grund ist die weltweit mangelnde Versorgung bei elektronischen Bauteilen. Vor allem Halbleiter sind knapp. Ohne diese wichtigen Mikrochips läuft kein Endgerät – und auch kein Auto. ... Aber gleichzeitig gibt es eine Reihe unterschiedlicher Entwicklungen, die sich bis ins Jahr 2020 zurückverfolgen lassen.
Warum gibt es wenig Chips?
Zwei bis vier Millionen Autos können nicht gebaut werden im ersten Halbjahr 2021 – weil Mikrochips fehlen. Gründe für den Lieferengpass sind beispielsweise Rohstoff-Mangel oder geopolitische Spannungen zwischen China und den USA.