Halbleiter/Diode
Ich bin's wieder.
Und zwar haben wir in Physik gerade das Thema Halbleiter, momentan speziell die Halbleiterdiode. Jetzt habe ich eine Frage zu einer Aufgabe:
"Im n-Leiter sind bewegliche negative Ladungsträger (Elektronen) vorhanden. Die positiven Atomrümpfe im p-Leiter sind unbeweglich. Wieso können wir uns trotzdem vorstellen, dass dort bewegliche positive Ladungen vorhanden sind?" Ich habe leider überhaupt keine Idee, weil ich dachte, dass positive Teilchen/Ladungen, ob nun in einem Atom oder in der Diode, immer unbeweglich sind?!
Ansonsten habe ich noch ein paar allgemeine Fragen zur ladungsträgerfreien Grenzschicht; nämlich: Wie/Wodurch entsteht diese, wie/wann verändert sie sich und warum wird sie ohne angelegte Spannung nicht breiter? Ich würde mich freuen, wenn mir das jemand erklärt, da ich im Internet nichts (verständliches) dazu finde und weder unser Buch noch unser Lehrer das besonders gut erklärt.
2 Antworten
An der Grenze zwischen p- und n-Leiter wandern Elektronen aus dem n-Leiter hinüber zum p-Leiter, von den positiven Löchern angezogen. Dadurch verschwinden im n-Leiter die Elektronen und im p-Leiter die Löcher und in der Grenzschicht sind keine beweglichen Ladungen mehr, wie in einem Nichtleiter. Legt man eine Spannung an, welche die Elektronen noch weiter von der Grenzschicht fortzieht, so zieht diese auch die Löcher in der anderen Richtung von der Schicht fort; die Sperrschicht wird breiter, es kann kein Strom fließen. Polt man die Spannung um, so werden von beiden Seiten Elektronen und Löcher in die Grenzschicht getrieben und vereinigen sich dort. Immer weitere Ladungsträger strömen nach und es fließt weiterhin Strom.
Silizium ist 4-wertig. Alle 4 Außenelektronen werden als Bindungselektronen im Silizium-Kristallgitter gebraucht, sie können also nicht wandern; reines Silizium leitet sehr schlecht. Fügt man nun eine kleine Menge 5-wertige Arsen-Atome hinzu, dann ist bei jedem ein Außenelektron übrig und kann im Gitter wandern, weil nirgendwo eine Lücke ist, wo es hineinpasst und gefangen wäre. Da hier negative Ladungsträger wandern können, heißt er n-Halbleiter.
Im p-Halbleiter sind an einigen Stellen des Gitters 3-wertige Atome (zB. Gallium) eingebaut. Dort ist jeweils ein Elektron zu wenig, sozusagen ein Loch. Wenn in einem neutralen Material irgendwo ein Elektron fehlt, dann ist diese Stelle positiv (wenn vorher gleichviele neg. und pos. Ladungen waren, und man nimmt 1 neg. Ladung weg, dann ist da eine pos. Ladung mehr als die neg. Ladungen). Wenn nun eine Spannung angelegt wird, welche die Elektronen zB nach links zieht, dann wird dem rechten Nachbar des Loches ein Elektron entrissen und fällt in das Loch. Das Loch ist also verschwunden, aber rechts daneben ist ein Loch entstanden, und so geht es weiter. Das Loch, welches ja eine pos. Ladung darstellt, wandert nach rechts ("Löcherleitung") und benimmt sich genau wie ein pos. Ladungsträger.