Was ist ein Halbleiter und eine Dotierung?

(Element-)Halbleiter: besteht an und für sich aus einem nicht-leitendem material, welches erst bei einer gewissen Temperatur leitende Eigenschaften erhält. Der Widerstand ist also umgekehrt proportional zur Temperatur (umgekehrt wie beim normalen Leiter).

um den strom zu regulieren, wird dieses material (meistens silizium) mit anderen materialien wie etwa germanium dotiert (= im atomaren Bereich mit Atomen anderer Materialen versetzt). dadurch wird das nichtleitende material bereits bei spannungs-anlegen leitend.

das funktioniert so:

Man stelle sich die Siliziumatome als kleine Punkte vor, die je vier Arme haben und mit denen aneinander befestigt sind. Die Atome sind in einem kristalinen Gitter aufgrund ihrer vier Elektronen im Valenzband "vierwertig" (deswegen vier Arme ) aneinander gebunden.

Sie leiten aber nicht, denn die Elektronen sind ja (bildlich gesprochen) mit den Bindungen beschäftigt und nicht frei (in einem Leiter müssen die Elektronen frei sein - erst dann kann Strom fließen).

Also werden manche Silizium-Atome durch Bor-Atome (dreiwertig, also nur drei Elektronen im Valenzband) oder Germanium-Atome (fünfwertig) ersetzt - man sagt: dotiert.

Dadurch sind jetzt manche "Arme" (=Bindungen) des Siliziums frei - es hat ja vier Arme, Bor hingegen nur drei. Das ist dann ein n-Halbleiter.

Oder umgekehrt: Germanium hat mit 5 einen Arm zu viel und nun gibt es (positiv geladene) freie Stellen im Halbleiter. Dann ist es ein p-Halbleiter.

Nun braucht es nicht mehr viel Strom, um die freien Elektronen in dem Halbleiter zum fließen zu kriegen.

So lässt sich auch erkären, warum höhere Temperaturen weniger Widerstand bedeuten: je höher die Temperatur, desto leichter bewegen sich die Elektronen, desto leichter kann Strom fließen.

Anwendung: Diode und Transistor.

Diode: ein n- und ein p-Halbleiter werden zusammengebracht (in Wirklichkeit nicht einfach aneinandergelegt sondern aufgedampft) -> die freien Elektronen im n-Halbleiter wandern nun zu den freien Leerstellen im p-Teil. Es entsteht eine Sperrschicht. Diese kann nur überwunden werden, wenn ein Strom in eine slche Richtung angelegt wird, dass die Elektronen gemäß iher Natur in die p-Richtung fließen. Legt man den Strom in die Gegenrichtung an, so wird die Sperrschicht immer größer.

PS: es gibt noch mehr Halbleiterarten (organische, optische), aber da wird nix dotiert.

Moin!

Unter einem Halbleiter versteht man einen Festkörper, dessen elektrische Leitfähigkeit stark temperaturabhängig ist und von daher je nach Temperatur sowohl als Leiter, als auch als Nichtleiter betrachtet werden kann. Bei Raumtemperatur sind sie gewöhnlich nicht leitend. Die elektrische Leitfähigkeit eines Halbleiters nimmt mit steigender Temperatur zu, womit dieser auch als Heißleiter bezeichnet wird. Die Leitfähigkeit lässt sich ferner durch das Einbringen von Fremdatomen (Dotieren) aus einer anderen chemischen Hauptgruppe in weiten Grenzen gezielt beeinflussen. Bedeutung für die Mikroelektronik erlangen Halbleiter insbesondere dadurch, dass ihre Leitfähigkeit durch Anlegen einer Steuerspannung oder eines Steuerstroms (wie z. B. beim Transistor) verändert werden kann.

Und das hab ich ganz alleine bei Wiki geklaut, jawoll, ich kann Sachen, gell :-)!

Grüße, Andreas!

Zunächst mal sollte man klären, was ein Leiter ist. Ein (elektrischer) Leiter transportiert elektrisch geladene Teilchen. Meist sind dies Elektronen. Diese Elektronen müssen frei beweglich sein, um in einem elektrischen Feld wandern zu können. Meist wird die Beweglichkeit der Teilchen in einem elektrischen Leiter mit steigender Temperatur niedriger, d.h. der elektrische Widerstand wird größer.

Was ist nun beim Halbleiter anders? Die Elektronen sind nicht mehr frei beweglich, da sie in stabilen chemischen Bindungen sitzen. In der Halbleiterphysik spricht man von einem sogenannten "Valenzband". Was das im einzelnen bedeutet ist sehr kompliziert... am besten man stellt sich hierunter einfach einen Zustand vor, in dem das Elektron gefangen ist und sich nicht ohne weiteres befreien kann. "Pumpe" ich jetzt ein bischen Energie in das System, indem ich die Temperatur erhöhe, so schafft es das Elektron in einen freien beweglichen Zustand zu kommen. Dazu muss es eine kleine Barriere überwinden, die in der Halbleiterphysik "Bandlücke" oder neudeutsch "Bandgap" genannt wird. Das Elektron befindet sich jetzt im sogenannten "Leitungsband". Ein Unterschied zwischen einem Leiter und einem Halbleiter ist also, dass der Halbleiter bei höheren Temperaturen besser leitet, wohingegen ein Leiter bei höheren Temperaturen schlechter leitet.

Bleibt noch die Frage: Was ist dann ein Nichtleiter? Ein Nichtleiter ist das gleiche wie ein Halbleiter, nur mit einer viel größeren Bandlücke. Die Energie, die man reinstecken muss um diese Barriere zu überwinden ist viel zu hoch.

Was heißt jetzt Dotierung? Unter Dotierung versteht man das Einbringen von sogenannten Fremdatomen, um die elektrische Leitfähigkeit eines Halbleiters zu verbessern. Das kann auf zwei Arten geschehen: Man kann entweder ein Fremdatom einbringen, welches ganz leicht Elektronen in das Leitungsband des Halbleiters abgeben kann (sogenannte Donatoren) oder man bringt Fremdatome ein, die ganz leicht ein Elektron aus dem Valenzband des Halbleiters aufnehmen können (sogenannte Akzeptoren). Diese Fremdatome haben nämlich eigene Bänder, die genau in der Bandlücke des Halbleiters liegen. In beiden Fällen wird die Leitfähigkeit des Halbleiters erhöht.

Den ersten Fall nennt man auch n-Dotierung (n für negativ), da zusätzliche Elektronen eingebracht werden. Den zweiten Fall nennt man auch p-Dotierung (p für positiv), da Elektronen "entfernt" werden und somit positive Ladungsträger übrigbleiben. Diese positiven Ladungsträger nennt man auch "Löcher", da Elektronen fehlen und somit ein "Loch" hinterlassen haben.

So das war komplexe Halbleiterphysik in einfachen Worten ohne viel Quantenmechanik:-)

Schaut doch bitte bei Google nach und strapaziert nicht meine wenigen Gehirnzellen die noch funktionieren.

Noch nen schönen Abend

halbleiter liegen bzgl. ihrer leitfähigkeit zwischen den leitern und isolatoren. sie leiten den strom "halb" und isolieren "halb"...

dotieren bedeutet hier: einbringen.

in das kristallgitter der halbleiter werden atome eingebaut welche in der anzahl ihrer valenzelektronen (elektronen der äußersten bahn) nicht mit dem grundstoff (also da wo sie eingebaut werden) übereinstimmen. wird ein donator verwendet welcher ein elektron weniger hat spricht man von p-leitend, hat der donator eines mehr spricht man von n-leitend. dotierung spielt eine äußerst wichtige rolle in der halbleitertechnik. ohne sie wäre die funktion der meisten elektronischen bauteile nicht möglich.

Eine Dotierung oder das Dotieren ist in der Mikroelektronik bei der Chipherstellung das Einbringen von Fremdatomen in eine Schicht oder ins Grundmaterial eines elektronischen Bauteiles oder eines integrierten Schaltkreises

Unter einen Halbleiter versteht man einen Festkörper, dessen elektrische Leitfähigkeit stark temperaturabhängig ist und von daher je nach Temperatur sowohl als Leiter, als auch als Nichtleiter betrachtet werden kann

ein halbleiter leitet nicht so gut wie ein richtiger leiter (eisen) aber auch nicht so schlecht wie eine isolierung.

bei einer dotierund werden in einen halbleiter ladungsträger eingebracht, damit der stoff mit 4 wertigen atomen besser leitet.

er gibt die n-Leiter. dabei ist am atom das eingebracht wird ein elektron zu viel (5)

bei der p-leiter ist ein elektron zu wenig