Halbleiter - Aufbau und Funktionsweise (Dotierung)

1. Was ist ein Halbleiter?

Ein Halbleiter ist ein Material, das manchmal ein Leiter und manchmal ein Nichtleiter (Isolator) ist. Das heißt, manchmal leitet dieses Material Strom und manchmal nicht. Je höher die Temperatur ist, desto besser leitet ein Halbleiter den Strom.

Halbleiter werden in der Chip-Industrie verwendet. In deinem Computer befindet sich sicher der ein oder andere Halbleiter.

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2. Das Bändermodell

Man kann sich vorstellen, dass es 2 Bänder gibt.
Im Valenzband sind die Elektronen gespeichert.
Im Leitungsband fließen die Elektronen und leiten so den Strom.

Bei Leitern liegen Valenzband und Leitungsband direkt nebeneinander, daher können die Elektronen sich frei bewegen und so im Leitungsband einen Strom erzeugen.
Bei Nichtleitern ist die Lücke zwischen den beiden Bändern zu groß um überwunden zu werden. Diese Stoffe leiten deswegen nicht.
Bei Halbleitern ist die Lücke etwas kleiner und kann von den Elektronen durch thermische Anregung (also Wärme) überwunden werden. Je wärmer es ist, desto mehr Elektronen schaffen den Sprung ins Leitungsband und desto besser leitet das Material.

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3. Wie funktioniert Dotierung?

Unter dem Begriff "Dotierung" versteht man die gezielte und gewollte "Verunreinigung" eines Materials mit einem Atom eines anderen Materials, das ein Bindungselektron mehr oder eins weniger hat. Hierdurch wird die Leitfähigkeit des Halbleiters erhöht.