Was sind Halbleiter Bauteile?
Frage steht oben und kann mir einer diese Aufgabe erklären ?
A6
Bitte ich verstehe das gerade nicht und hab ein Blackout
Schreibe Morgen eine Arbeit
1 Antwort
Die rot gekennzeichneten Energieniveaus nennt man Valenzband, die blau gekennzeichneten Leitungsband. Elektrischer Strom kann nur fließen, wenn sich im Leitungsband freie Elektronen befinden oder wenn im Valenzband Elektronen fehlen. Diese fehlenden Elektronen nennt nan dann "Defektelektronenen" oder einfach nur "Löcher". Sie verhalten sich wie positive Ladungsträger.
Normalerweise ist das Valenzband voll mit Elektronen besetzt, das Leitungsband leer. Nun fragt man sich, wie denn Elektronen aus dem Valenzband ins Leitungsband gelangen. Bei Metallen überlappen sich die Bänder, also sind Metalle Leiter.
Der Unterschied zwischen Halbleitern und Nichtleitern besteht in der Energie, die man aufbringen muss, um ein Elektron aus dem Valenzband ins Leitungsband zu befördern. Allgemein sieht man 3 eV als Grenze an. Unter 3 eV sagt man Halbleiter (z.B. Silizium 1,12 eV, Germanium 0,67 eV). Über 3 eV sind das Nichtleiter. (Die Bezeichnung Isolator für einen Nichtleiter ist falsch.)
Bei steigender Temperatur ist die thermische Energie der Teilchen größer, es befinden sich also mehr Elektronen im Leitungsband, also wird der Widerstand kleiner.
Abseits vom Physikunterricht:
In Halbleitern (z.B. Silizium, vierwertig) werden die Elektronen im Leitungsband nicht aus dem Valenzband gewonnen, sondern von Donatoren (z.B. Phosphor, fünfwertig). Die befinden sich etwa 50 meV unter der Leitungsbahn-Unterkante. Da reichen schon -40°C aus. Zur Erzeugung von Löchern verwendet man Akzeptoren (z.B. Bor, dreiwertig). Die befinden sich knapp über der Valenzband-Oberkante und nehmen Elektronen aus dem Valenzband auf und hinterlassen dort Löcher. Die Ladungsträgerkonzentration ist also praktisch nicht temperaturabhängig. Zumindest nicht bei Silizium bis 170°C. Bei Germanium allerdings genügt schon ein heißer Lötkolben ...
Bei Metallen ist die Trennung zwischen Valenzband und Leitungsband eher "philosophischer" Natur.
Jedes Metall-Atom gibt mindestens ein Elektron an die Allgemeinheit ab. Dieses Elektron ist dann frei beweglich, man spricht dann von einem "Elektronengas". Jetzt kann man sich darüber streiten, ob es ein Leitungselektron ist, denn eigentlich ist es ja auch ein Valenzelektron. Kupfer z.B. als Nebengruppenelement hat zwei Valenzelektronen, von denen es normalerweise eins als Leitungselektron "abgibt".
Ok also was würdest du in diese Aufgabe schreiben?
Zu den Metallen würde ich schreiben, dass ein Teil der Außenelektronen frei beweglich sind und deshalb Metalle elektrisch leiten.
Bei den Halbleitern und Nichtleitern kommt es darauf an, welche Energie einem Elektron zugeführt werden muss, damit es einen Beitrag zur elektrischen Leitfähigkeit leistet.
Die Grenze von 3 eV, so wie ich sie genannt habe, ist inzwischen umstritten, zumindest seit Siliziumkarbid (bis zu 3,3 eV für blaue LEDs) eingesetzt wird.
Also zeigt die Abbildung wie sich die Atome bei zunehmender Energie verhalten? Oder wie
bei einem Nichtleiter ist es doch so das wenn man ihn erhitzt, wird er zu einem Leiter da die Elektronen im valenzband zum Leitungsband wandern und zu leitungselektronen werden. Aber ich verstehe das bei Metall nicht ich verstehe diese Abbildung generell nicht wieso ist bei Metall freie Elektronen und feste Elektronen direkt an einander