Wann leiten Halbleiter den elektrischen Strom?
Grundlagen von Halbleitern
Halbleiter sind Materialien, die zwischen Leitern (z.B. Metallen) und Nichtleitern (z.B. Isolatoren) liegen. Im Gegensatz zu Metallen können sie den elektrischen Strom nicht so gut leiten, aber im Vergleich zu Isolatoren sind sie in der Lage, den Strom in gewissem Maße zu leiten.
Die Leitfähigkeit von Halbleitern kann durch Zugabe von Verunreinigungen (Dotierung) gezielt gesteuert werden. Je nach Art der Dotierung kann ein Halbleiter entweder p-Leitung (positiv) oder n-Leitung (negativ) aufweisen.
p-Halbleiter
Bei einem p-Halbleiter wird ein Dotierungsstoff hinzugefügt, der Elektronenlöcher erzeugt. Diese Elektronenlöcher verhalten sich wie positive Ladungsträger und können den elektrischen Strom leiten. Da die Elektronenlöcher weniger mobil sind als Elektronen in einem Leiter, ist die Leitfähigkeit von p-Halbleitern im Vergleich zu Metallen jedoch geringer.
n-Halbleiter
Bei einem n-Halbleiter wird ein Dotierungsstoff hinzugefügt, der zusätzliche Elektronen liefert. Diese freien Elektronen können den elektrischen Strom leiten. Im Vergleich zu p-Halbleitern ist die Leitfähigkeit von n-Halbleitern höher, da die Elektronen besser mobil sind als Elektronenlöcher.
Halbleiterdiode
Eine Halbleiterdiode besteht aus einem p-Halbleiter und einem n-Halbleiter, die aneinander grenzen. An der Grenzfläche zwischen den beiden Halbleitern entsteht eine Sperrschicht. Wird die Diode in Durchlassrichtung betrieben, so dass der positive Anschluss an den p-Halbleiter und der negative Anschluss an den n-Halbleiter angelegt wird, leitet die Diode den elektrischen Strom. In Sperrrichtung hingegen blockiert die Diode den Stromfluss.
FAQs
1. Was ist ein Halbleiter?
Ein Halbleiter ist ein Material, das den elektrischen Strom im Vergleich zu Metallen schlechter, aber im Vergleich zu Isolatoren besser leiten kann.
2. Wie wird die Leitfähigkeit von Halbleitern gesteuert?
Die Leitfähigkeit von Halbleitern kann durch Dotierung mit spezifischen Verunreinigungen gesteuert werden. Je nach Art der Dotierung entstehen p-Halbleiter (Elektronenlöcher) oder n-Halbleiter (zusätzliche Elektronen).
3. Was ist der Unterschied zwischen p- und n-Halbleitern?
Ein p-Halbleiter enthält Elektronenlöcher als Ladungsträger, während ein n-Halbleiter zusätzliche Elektronen enthält.
4. Was ist eine Halbleiterdiode?
Eine Halbleiterdiode besteht aus einem p-Halbleiter und einem n-Halbleiter, die aneinander grenzen. Sie ermöglicht den Stromfluss in nur einer Richtung.
5. Wie funktioniert eine Halbleiterdiode?
Wenn die Diode in Durchlassrichtung betrieben wird, leitet sie den Strom. In Sperrrichtung wird der Stromfluss hingegen blockiert. Dieses Verhalten beruht auf der Ausbildung einer Sperrschicht an der Grenzfläche der beiden Halbleiter.
