Wie entstehen energiebänder?
Gefragt von: Monika Baur | Letzte Aktualisierung: 18. Juni 2021sternezahl: 5/5 (69 sternebewertungen)
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.
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 kann die Bandlücke überwunden werden?
Da ihre Valenzbänder bei 0 K voll besetzt sind, ist kein Ladungstransport möglich. Führt man dem Material durch Temperaturerhöhung oder Lichteinstrahlung ausreichend Energie zu, können Elektronen die Bandlücke überwinden und ins Leitungsband angehoben werden.
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.
Was sind Halbleiter? ● Gehe auf SIMPLECLUB.DE/GO & werde #EinserSchüler
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Was beschreibt das Bändermodel eines Festkörpers?
Das Bändermodell ist ein physikalisches Modell für die Energiezustände der Elektronen in einem Festkörper. Das Zusammenwirken vieler Atome führt hier dazu, dass keine scharfen Energiezustände wie bei einzelnen Atomen, sondern breite Energiebereiche – sog.
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.
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. Legt man eine äußere Spannung an, kommt es zur sogn Eigenleitung.
Was leitet den Strom und was nicht?
Alle Materialen die den elektrischen Strom nicht leiten, werden Nichtleiter (oder Isolatoren) genannt. Alle Metalle und die Bleistiftmine (Grafit) leiten den Strom. Plastik, Holz, Textilien, Glas, Porzellan, u.
Ist Luft ein sehr guter Isolator?
Körper, die den elektrischen Strom schlecht oder gar nicht leiten, nennt man Isolatoren oder elektrische Nichtleiter. Glas, Gummi, Kunststoffe, Lacke oder Luft und andere Gase sind unter normalen Bedingungen Isolatoren. Auch destilliertes Wasser ist ein guter Isolator. ...
Wie entstehen energiebänder im kristallinen Festkörper?
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. Dies ist die vereinfachte, anschaulichere Erläuterung.
Wie funktioniert ein Halbleiter?
Die Leitfähigkeit von elektrischen Halbleitern beruht sowohl auf negativen als auch positiven Ladungsträgern. Bei Erzeugung eines elektrischen Felds wandern die negativ geladenen Elektronen zum Pluspol und die positiv geladenen Löcher beziehungsweise Defektelektronen zum Minuspol.
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.
Warum gibt es im Halbleiter energiebänder aber keine Energieniveaus?
Die Breite der Energiebänder ist für die unterschiedlichen atomaren Energieniveaus nicht gleich. Der Grund dafür ist die unterschiedlich starke Bindung der Elektronen an ihr Atom. Elektronen auf niedrigen Energieniveaus sind stärker gebunden und wechselwirken weniger mit Nachbar- atomen. Dies führt zu schmalen Bändern.
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.
Warum können volle Bänder keinen Strom leiten?
Ein elektrischer Strom fließt z.B. nach rechts, wenn sich mehr Elektronen nach rechts als nach links bewegen. ... Wenn keine solchen Zustände frei sind, können die Elektronen keinen elektrischen Strom erzeugen. Daher können vollbesetzte Bänder nicht leiten.
Was passiert wenn ein Halbleiter erwärmt wird?
Wird ein Leiter erwärmt, so steigt sein elektrischer Widerstand minimal. Das liegt daran, dass die Kristallgitterschwingungen zunehmen, denn sie sind ein Hindernis für die Elektronen. Der Widerstand bleibt bei erwärmten Isolatoren unverändert. Wird ein Halbleiter erwärmt, so sinkt sein Widerstand allerdings sehr stark.
Warum nimmt der Widerstand von Halbleitern mit steigender Temperatur ab?
Die Ladungsträgerbeweglichkeit in einem Halbleitermaterial wird durch die Temperatur beeinflusst. Bei einer höheren Temperatur stoßen die Ladungsträger öfter zusammen und werden somit unbeweglicher. ... Bei steigender Temperatur nimmt der Durchlasswiderstand (F = Forward) eines Halbleiters ab.
Wie funktioniert die Eigenleitung?
Die Eigenleitung setzt sich aus zwei Anteilen zusammen - der Leitung durch freie Elektronen und der Leitung durch Defektelektronen (Löcher). In Halbleitermaterialien, die völlig von Verunreinigungen frei sind, basiert der elektrische Leitungsvorgang ausschließlich auf der Eigenleitung.