Leitungsvorgänge

1. Halbleiter Leitungsvorgänge

2. I Reiner HL bei tiefen Temperaturen • alle Elektronen sind fest gebunden (=Valenzelektronen) • keine beweglichen Ladungsträger • keine elektrischer Strom (I = 0)

3. I HL nach Erwärmen oder unter Licht • durch Wärme- oder Lichtenergie wird ein Valenzelektron aus seiner Bindung gerissen und ist nun beweglich

4. I HL nach Erwärmen oder unter Licht • das bewegliche Elektron wandert in Richtung Pluspol • das „Loch“ (Elektronen-Lücke) wird von einem benachbarten Valenzelektron aufgefüllt • das „Loch“ wandert in Richtung Minuspol

5. I HL nach Erwärmen oder unter Licht

6. I HL nach Erwärmen oder unter Licht • das Elektron erreicht den Kontakt zum Pluspol • das Loch erreicht den Kontakt zum Minuspol und wird dort von einem Elektron aus dem Minuspol aufgefüllt • Elektronen fließen vom Minus- zum Pluspol • es fließt ein elektrischer Strom I

7. Arten der Leitung in Halbleitern: Es gibt zwei Sorten beweglicher Ladungsträger: Elektronen ( negativ) Elektronenlücken = Löcher ( wie positive Teilchen)

8. Dotierungen • n – dotierte Halbleiter • p – dotierte Halbleiter

9. As As As I n- dotierter Halbleiter • die As-Atome besitzen ein zusätzliches Elektron, das sie leicht abgeben • es entstehen bewegliche Elektronen und ortsfeste positive As-Ionen • bewegliche Ladungsträger:Elektronen (e–) • „n-leitend“ As

10. I p- dotierter Halbleiter • die Al-Atome besitzen ein Elektron zu wenig, die Lücke wird leicht durch ein Valenzelektron aufgefüllt • es entstehen bewegliche Löcher und ortsfeste negative Al-Ionen • bewegl. Ladungsträger: Löcher • „p-leitend“ Al Al Al Al

11. Modell eines pn- Übergangs n-leitend p-leitend • bewegliche Elektronen ( ) • ortsfeste positive Raumladung (As+) • bewegliche Löcher ( ) • ortsfeste negative Raumladung (Al–)

12. Modell eines pn- Übergangs n-leitend p-leitend Im Grenzbereich wandern e– ins p-Gebiet und Löcherins n-Gebiet

13. Modell eines pn- Übergangs n-leitend p-leitend • Es entsteht eine Zone ohne bewegliche Ladungsträger („Verarmungszone“) Diese Zone ist elektrisch geladen (positiv im n-Bereich, negativ im p-Bereich)

14. I pn- Übergang in Sperrrichtung n-leitend p-leitend e– werden zum Pluspol gezogen Löcher werden zum Minuspol gezogen

15. I pn- Übergang in Sperrrichtung n-leitend p-leitend • Sperrzone verbreitert sich • kein Stromfluss durch den pn-Übergang

16. e– Löcher I pn- Übergang in Durchlassrichtung n-leitend p-leitend e– driften von links in die Grenzschicht Löcherdriften von rechts in die Grenzschicht

17. e– Löcher I pn- Übergang in Durchlassrichtung n-leitend p-leitend R E K O M B I N A T I O N  in der Grenzschicht rekombinieren e– und Löchern

18. e– Löcher I pn- Übergang in Durchlassrichtung n-leitend p-leitend Vorgang am Minuspol Vorgang am Pluspol Minuspol pumpt dauernd e– in das n-Gebiet Pluspol reißt dauernd Bindungselektronen aus dem p-Gebiet

19. e– Löcher I pn- Übergang in Durchlassrichtung n-leitend p-leitend  Es fließt ein elektrischer Strom !