Warum leiten dotierte halbleiter besser?
Gefragt von: Herr Dr. Bernd Reinhardt | Letzte Aktualisierung: 17. Dezember 2021sternezahl: 4.1/5 (10 sternebewertungen)
Durch die n-Dotierung stehen im dotierten Halbleiter mehr bewegliche negative Ladungsträger zur Verfügung als im nicht dotierten Halbleiter. Der dotierte Halbleiter kann Strom besser leiten, die Leitfähigkeit nimmt zu.
Was bewirkt das Dotieren von Halbleiter?
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).
Wann wird ein Halbleiter leitend?
In der Nähe des absoluten Temperaturnullpunktes sind Halbleiter Isolatoren. Bei Raumtemperatur sind sie je nach materialspezifischem Abstand von Leitungs- und Valenzband leitend oder nichtleitend. Die elektrische Leitfähigkeit von Halbleitern nimmt mit steigender Temperatur zu, sie gehören damit zu den Heißleitern.
Warum leiten Halbleiter so schlecht?
Bei höheren Temperaturen lösen sich Elektronen häufiger aus den kovalenten Bindungen heraus; der elektrische Widerstand eines Halbleiters wird daher – anders als bei Metallen – durch eine Erwärmung zunächst geringer.
Warum ist ein N dotierter Halbleiter nicht negativ geladen?
Bei n-Halbleitern entstehen frei bewegliche Elektronen auf einem Untergrund positiver, ortsfester Atomrümpfe. Bei p-Halbleitern entstehen frei bewegliche "Löcher" auf einem Untergrund negativer, ortsfester Atomrümpfe.
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Was versteht man unter einem Negativ Leiter?
N-Leiter (Negativ-Leiter) enthalten frei bewegliche Elektronen als Ladungsträger. Die Leitungselektronen bewegen sich vom Minus- zum Pluspol, wenn Spannung an den Störstellenhalbleiter angelegt wird (Elektronenstromrichtung). Elektronenstromrichtung: Tatsächliche Bewegung der Elektronen im Leiter.
Welche Auswirkung hat das Dotieren auf die Leitfähigkeit eines halbleiterkristalls?
Durch Dotieren lässt sich die Leitfähigkeit des Halbleitermaterials einerseits gezielt beeinflussen und andererseits in weiten Grenzen variieren. Damit ist es möglich, genau solche Halbleitermaterialien herzustellen, die man für einen bestimmten Zweck benötigt.
Was beeinflusst die elektrische Leitfähigkeit?
Die elektrische Leitfähigkeit ist abhängig von der Temperatur. Der Verlauf dieser Temperaturabhängigkeit ist abhängig vom Aufbau und von der Art des Materials bzw. von den dominierenden Mechanismen für den Transport von elektrischen Ladungen.
Warum nimmt die Leitfähigkeit bei Halbleitern mit der Temperatur zu?
Bei einer höheren Temperatur stoßen die Ladungsträger öfter zusammen und werden somit unbeweglicher. Doch gerade durch die höhere Temperatur werden weitere Ladungsträger aus dem Halbleitermaterial frei, was zur Erhöhung der Leitfähigkeit führt. Die Eigenleitung des Halbleiters steigt.
Was sind die Eigenschaften von Halbleitern?
Halbleiter bestehen aus Materialien, deren elektrische Leitfähigkeit zwischen der eines Leiters, wie Kupfer, und der eines Isolators, wie Glas, liegt. Im Gegensatz zu Metallen fällt der Widerstand eines solchen Halbleiters mit steigender Temperatur ab.
Wann leitet ein Halbleiter im Vergleich zu einem metallischen Leiter?
Zwischen Leitern und Nichtleitern gibt es noch so genannte Halbleiter. Darunter versteht man Festkörper, mit einer elektrischen Leitfähigkeit zwischen größer 104 S/cm und kleiner 10−8 S/cm. ... Grundsätzlich kann man sagen: Die Leitfähigkeit von Halbleitern nimmt mit steigender Temperatur zu.
Wie können Halbleiter zu Leiter werden?
Bei Isolatoren ist das Valenzband durch die Bindungen der Atome voll mit Elektronen besetzt. Sie können sich darin nicht bewegen, da sie zwischen den Atomen "eingesperrt" sind. Um leiten zu können müssten sich die Elektronen aus dem voll besetzten Valenzband in das Leitungsband bewegen.
Ist ein Halbleiter wirklich ein halber Leiter?
Nein, die elektrische Leitfähigkeit eines Halbleiters kann sogar besser sein als bei manchen Metallen. Das unterschiedliche Verhalten von Metallen, Halbleitern und Isolatoren beruht auf ihrem atomaren Aufbau: In einem Metall gibt es sehr viele sog. ...
Was passiert beim p dotieren?
Bei der p-Dotierung (p für die freibewegliche positive Lücke, auch Loch oder Defektelektron genannt, die dadurch eingebracht wird) werden dreiwertige Elemente, die sogenannten Akzeptoren, in das Siliciumgitter eingebracht und ersetzen dafür vierwertige Silicium-Atome.
Was macht ein Halbleiter?
Unter Halbleitern versteht man Werkstoffe, die temperaturabhängig Strom leiten. Halbleiterwerkstoffe, wie z.B. Germanium und Silizium, werden erst bei Temperaturerhöhung leitfähig. Bei Halbleitern sind die Elektronen bei Raumtemperatur an die Atome gebunden und können somit nicht zum Ladungstransport beitragen.
Was ist ein undotierter Halbleiter?
Dotierung Halbleiter. Viele elektrische Eigenschaften des Halbleiters werden durch die Konzentration der Dotierung beeinflusst. ... Ein undotierter Halbleiter hat ein Gleichgewicht zwischen negativen (Elektronen) und positiven (sogenannten Löchern) Ladungsträgern.
Warum erhöht sich die Leitfähigkeit eines reinen Halbleiters wenn man die Temperatur erhöht?
Bei höheren Temperaturen erfolgt zunächst eine vereinzelte, bei weiterer Temperatursteigerung eine immer intensivere Ionisation einzelner Gitteratome. Diese Tatsache nutzt man bei einem so genannten Heißleiter aus, der nur bei merklicher Erwärmung Strom leitet.
Wie hängt der Widerstand eines Halbleiters von der Temperatur ab?
Im Unterschied zu den Metallen weist der elektrische Widerstand von Halbleitern einen negativen Temperaturkoeffizienten auf, d. h. der Widerstand sinkt, wenn die Temperatur steigt. Ein reiner Halbleiter ist beim absoluten Nullpunkt (0 K) ein Isolator.
Wie verhält sich ein Halbleiter bei Erhöhung der Temperatur?
Die elektrische Leitfähigkeit von Halbleitern steigt aber steil mit der Temperatur an, so dass sie bei Raumtemperatur, je nach materialspezifischem Abstand von Leitungs- und Valenzband, mehr oder weniger leitend sind.
Wann sind Stoffe leitfähig?
Ein Stoff ist elektrisch leitfähig, weil er frei bewegliche geladene Teilchen enthält. Warum leiten Metalle den Strom? Haben Atome nur 1, 2 oder 3 Valenzelektronen, können sich zwischen 2 Atomen dieses Elements weder Ionen- noch Atombindungen ausbilden.
Unter welchen Voraussetzungen sind Lösungen leitfähig?
Ein Stoff ist elektrisch leitfähig, wenn er frei bewegliche geladene Teilchen enthält.
Wie untersucht man Stoffe auf ihre elektrische Leitfähigkeit?
Mit dem Begriff “elektrischer Widerstand” wird der Kehrwert des Leitwertes bezeichnet. Der spezifische elektrische Widerstand ist der Kehrwert der Leitfähigkeit. Die Leitfähigkeitsmessung erfolgt indirekt durch die Messung der Stromstärke, die sich bei einer gegebenen Spannung unter definierten Bedingungen einstellt.
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.
Warum ist der Widerstand bei einem dotierten Halbleiter kleiner als bei einem reinen Halbleiter?
Durch die n-Dotierung stehen im dotierten Halbleiter mehr bewegliche negative Ladungsträger zur Verfügung als im nicht dotierten Halbleiter. ... Entsprechend ist der spezifische Widerstand des dotierten Halbleiters niedriger als der des reinen Halbleiters.
Was sind majoritätsträger?
Die n-Leitung ist eine Form der Störstellenleitung, die auf der gerichteten Bewegung freier Elektronen beruht. ... Diese Elektronen bilden die so genannten Majoritätsträger , die gegenüber den bei Eigenleitung vorhandenen Minoritätsträgern in deutlicher Überzahl vorhanden sind.