Was ist ein valenzband?
Gefragt von: Carola Vollmer-Fiedler | Letzte Aktualisierung: 20. Mai 2021sternezahl: 4.8/5 (13 sternebewertungen)
Der Begriff Valenzband gehört zum Bändermodell, mit dem die elektrische Leitfähigkeit, speziell die der Halbleiter, erklärt wird. Das Valenzband ist im Allgemeinen das höchste besetzte Elektronenenergieband am absoluten Nullpunkt bzw. es sind die Bänder, deren Elektronen zur chemischen Bindung beitragen.
Was ist das Bändermodell einfach erklärt?
Das Bändermodell oder Energiebändermodell ist ein quantenmechanisches Modell zur Beschreibung von elektronischen Energiezuständen in einem idealen Einkristall, bei dem die Atomrümpfe in einem strengen periodischen Gitter vorliegen.
Was versteht man unter Valenzband und Leitungsband?
Der Begriff Leitungsband gehört zum Bändermodell, mit dem die elektrische Leitfähigkeit von Materialien erklärt wird. Er bezeichnet das Energieband, das am absoluten Temperatur-Nullpunkt (T = 0 Kelvin) über dem höchsten voll mit Elektronen besetzten Energieband (Valenzband) liegt.
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 eine Bandlücke?
Man kann also sagen, dass die Wechselwirkung mit dem Gitter die Energieparabel des freien Elektrons in eine Serie von Energiebändern zerreißt (siehe Abbildung 3 und 4) und somit Energielücken (= Bandlücken) entstehen.
Energiebändermodell
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Was versteht man unter der Eigenleitung der Halbleiterwerkstoffe?
b) Unter der Rekombination im Halbleiterkristall versteht man das Auffüllen der Löcher mit Elektronen. Die durch die Elektronen-Löcher-Paare bedingte Leitfähigkeit eines Halbleiterkristalls wird als Eigenleitung bezeichnet. Damit bringt man zum Ausdruck, dass die Ladungsträger aus dem Halbleiter selbst stammen.
Was ist das ferminiveau?
Das Ferminiveau ist das Energieniveau bis zu dem sich bei -273,15°C (Temperaturnullpunkt) noch Elektronen befinden. Diese können sich dabei im Leitungsband und im energetisch niedriger gelegenen Valenzband aufhalten.
Wie kommen Elektronen in das Leitungsband des Halbleiters?
Das Bändermodell bei Halbleitern
Auch bei Halbleitern gibt es diese Bandlücke, diese ist im Vergleich zu Isolatoren aber so klein, dass bereits bei Raumtemperatur Elektronen aus dem Valenzband in das Leitungsband gelangen. Die Elektronen können sich hier nun frei bewegen und stehen als Ladungsträger zur Verfügung.
Wie funktioniert Löcherleitung?
Bei einem Halbleiter spricht man von Löcherleitung, wenn die elektrische Leitung vorwiegend im Valenzband stattfindet. Im Valenzband sind die meisten Elektronenzustände besetzt und es bietet sich an, anstelle der Elektronen die nicht besetzten Zustände, die Löcher oder Defektelektronen zu beobachten.
Wie funktioniert ein Halbleiter?
Halbleiter nehmen eine Zwischenstellung zwischen elektrischen Leitern und Isolatoren ein. Ihre Leitfähigkeit steigt mit zunehmender Temperatur an, ganz im Gegensatz zum Verhalten metallischer Leiter. Wird die Temperatur erhöht, treten zwei gegengerichtete Effekte auf. ...
Was verändert sich im valenzband wenn Elektronen ins Leitungsband übergehen?
Um Halbleiter wie Silizium elektrisch leitfähig zu machen, müssen Elektronen nun vom Valenz- über die Bandlücke zum Leitungsband angehoben werden. Die dazu notwendige Energie wird dem einzelnen Elektron entweder über Wärme zugeführt oder schlägt - wie in der Solarzelle - mit den Quanten des Sonnenlichts ein.
Warum leiten Metalle Bändermodell?
Die Metallbindung ist eine Art der chemischen Bindung, die durch Anziehungskräfte zwischen Metall-Ionen und freien Elektronen verursacht wird. Diese frei beweglichen Elektronen ermöglichen die gute elektrische Leitfähigkeit und die hohe Wärmeleitfähigkeit der Metalle. ...
Warum können volle Bänder keinen Strom leiten?
Denn damit ein elektrischer Strom fließen kann, müssen die Elektronen ihren Impuls ändern können. Dadurch ändert sich auch ihre Energie. Das ist nur möglich, wenn passende Energiezustände frei sind. In einem voll besetzten Band ist das nicht der Fall, daher kann ein vollbesetztes Band nicht leiten.
Warum sind Moleküle Isolatoren?
Isolatoren sind Stoffe, in denen sich Ladungen (fast) überhaupt nicht bewegen können. Alle diese Stoffe haben gemeinsam, dass in ihnen weder Ionen noch schwach gebundene Elektronen für den Ladungstransport zur Verfügung stehen; alle Elektronen sind fest in chemischen Bindungen verankert. ...
Warum können freie Elektronen im Gegensatz zu gebundenen Elektronen beliebige Energiewerte annehmen?
Freie Elektronen können jede beliebige Geschwindigkeit annehmen – mit anderen Worten: sie können jede beliebige Energie haben. ... Der Aufenthaltsort eines Elektrons ist nicht durch eine solche Bahn gegeben, sondern durch eine räumliche Wahrscheinlichkeitsverteilung – als Orbital bezeichnet.
Was passiert im siliziumkristall wenn er erwärmt wird?
Bei tiefen Temperaturen sind Halbleiter Isolatoren. Bei Energiezufuhr z.B. durch Erwärmung werden Elektronen aus ihren Paarbindungen gelöst - es entstehen Leitungselektronen und Löcher.
Wie wird ein Halbleiter hergestellt?
Halbleiter-Schichtwachstum durch Abscheidungs- / Epitaxieverfahren. Dotierung durch Einbringen von Fremdatomen in die Halbleiterstruktur. Oxidation zur Herstellung isolierender Schichten in Form von Siliziumoxid. Metallisierung zur Herstellung der Kontakte und Leiterbahnen.
Was versteht man unter einer Dotierung?
Bei der n-Dotierung (n für die freibewegliche negative Ladung, die dadurch eingebracht wird) werden fünfwertige Elemente, die sogenannten Donatoren, in das Siliciumgitter eingebracht und ersetzen dafür vierwertige Silicium-Atome.