{"id":78601,"date":"2024-01-14T13:17:42","date_gmt":"2024-01-14T13:17:42","guid":{"rendered":"https:\/\/www.electricity-magnetism.org\/intrinsischer-halbleiter-reiner-halbleiter-definition-und-typen\/"},"modified":"2024-01-14T16:39:45","modified_gmt":"2024-01-14T16:39:45","slug":"intrinsischer-halbleiter-reiner-halbleiter-definition-und-typen","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/www.electricity-magnetism.org\/de\/intrinsischer-halbleiter-reiner-halbleiter-definition-und-typen\/","title":{"rendered":"Intrinsischer Halbleiter \u2013 Reiner Halbleiter | Definition und Typen"},"content":{"rendered":"<h2>Intrinsische Halbleiter \u2013 Reine Halbleiter<\/h2>\n<p>Halbleiter sind organische oder anorganische Materialien, die ihre Leitf\u00e4higkeit je nach chemischer Struktur, Temperatur, Beleuchtung und der Anwesenheit von Dotierstoffen steuern k\u00f6nnen. Der Name \u201eHalbleiter\u201c stammt von der Tatsache, dass diese Materialien eine elektrische Leitf\u00e4higkeit zwischen einem Metall, wie Kupfer oder Gold, und einem Isolator, wie Glas, aufweisen. Sie besitzen eine Energiel\u00fccke von weniger als 4eV (etwa 1eV).<\/p>\n<h2>Energieb\u00e4nder in Halbleitern<\/h2>\n<p>In der Festk\u00f6rperphysik ist diese Energiel\u00fccke oder Bandl\u00fccke ein Energiebereich zwischen dem Valenzband und dem Leitungsband, in dem Elektronenzust\u00e4nde verboten sind. Im Gegensatz zu Leitern m\u00fcssen Elektronen in Halbleitern Energie (z.B. durch ionisierende Strahlung) aufnehmen, um die Bandl\u00fccke zu \u00fcberqueren und das Leitungsband zu erreichen. Die Eigenschaften von Halbleitern werden durch die Energiel\u00fccke zwischen Valenz- und Leitungsband bestimmt.<\/p>\n<h2>Tabelle intrinsischer und extrinsischer Halbleiter<\/h2>\n<p>Hier ist eine Tabelle mit 3 intrinsischen Halbleitern und 2 p-Typ- sowie n-Typ-Halbleitern, zusammen mit 4 Schl\u00fcsseleigenschaften:<\/p>\n<ul>\n<li>Silizium (Si) &#8211; Intrinsisch: Bandl\u00fccke 1.12 eV, Elektronenbeweglichkeit 1500 cm\u00b2\/Vs, L\u00f6cherbeweglichkeit 450 cm\u00b2\/Vs, thermische Leitf\u00e4higkeit 150 W\/mK<\/li>\n<li>Germanium (Ge) &#8211; Intrinsisch: Bandl\u00fccke 0.67 eV, Elektronenbeweglichkeit 3900 cm\u00b2\/Vs, L\u00f6cherbeweglichkeit 1900 cm\u00b2\/Vs, thermische Leitf\u00e4higkeit 60 W\/mK<\/li>\n<li>Galliumarsenid (GaAs) &#8211; Intrinsisch: Bandl\u00fccke 1.43 eV, Elektronenbeweglichkeit 8500 cm\u00b2\/Vs, L\u00f6cherbeweglichkeit 400 cm\u00b2\/Vs, thermische Leitf\u00e4higkeit 46 W\/mK<\/li>\n<li>Bor-dotiertes Silizium (p-Si) &#8211; p-Typ: Gleiche Werte wie bei intrinsischem Si<\/li>\n<li>Phosphor-dotiertes Silizium (n-Si) &#8211; n-Typ: Gleiche Werte wie bei intrinsischem Si<\/li>\n<\/ul>\n<h2>Arten von Halbleitern<\/h2>\n<p>Halbleiter lassen sich in zwei grundlegende Typen auf der Basis ihrer elektronischen Eigenschaften klassifizieren:<\/p>\n<h3>Intrinsische Halbleiter:<\/h3>\n<p>Diese sind reine Halbleiter, die aus einem einzigen Element bestehen (z.B. Silizium, Germanium) und keine absichtliche Dotierung mit Verunreinigungen aufweisen. Sie leiten Elektrizit\u00e4t, wenn sie erhitzt werden, und einige Elektronen gen\u00fcgend Energie erhalten, um sich von ihren Bindungen zu l\u00f6sen und zu freien Elektronen im Leitungsband zu werden.<\/p>\n<h3>Extrinsische Halbleiter:<\/h3>\n<p>Diese sind absichtlich mit Verunreinigungen dotierte Halbleiter, um ihre elektronischen Eigenschaften zu ver\u00e4ndern. Sie k\u00f6nnen weiter in zwei Typen unterteilt werden:<\/p>\n<ul>\n<li>p-Typ-Halbleiter: Hier werden Verunreinigungsatome wie Bor in das Halbleitermaterial eingef\u00fchrt. Diese Verunreinigungen haben weniger Valenzelektronen als das Halbleitermaterial, was zur Bildung von &#8222;L\u00f6chern&#8220; (Fehlen von Elektronen) im Valenzband f\u00fchrt. Diese L\u00f6cher k\u00f6nnen Strom wie positive Ladungstr\u00e4ger leiten, was dem Material seine p-Typ-Bezeichnung verleiht.<\/li>\n<li>n-Typ-Halbleiter: Hier werden Verunreinigungsatome wie Phosphor in das Halbleitermaterial eingef\u00fchrt. Diese Verunreinigungen haben mehr Valenzelektronen als das Halbleitermaterial, was zu einem \u00dcberschuss an Elektronen im Leitungsband f\u00fchrt. Diese \u00fcbersch\u00fcssigen Elektronen k\u00f6nnen Strom wie negative Ladungstr\u00e4ger leiten, was dem Material seine n-Typ-Bezeichnung verleiht.<\/li>\n<\/ul>\n<h2>Intrinsische Halbleiter \u2013 Eigenschaften und Anwendung<\/h2>\n<p>Ein intrinsischer Halbleiter ist v\u00f6llig rein ohne nennenswerte Dotierspezies. Daher werden intrinsische Halbleiter auch als reine Halbleiter oder i-Typ-Halbleiter bezeichnet. Die Anzahl der Ladungstr\u00e4ger bei einer bestimmten Temperatur wird daher durch die Eigenschaften des Materials anstatt durch die Anzahl der Verunreinigungen bestimmt.<\/p>\n<p>Halbleiter haben eine Energiel\u00fccke von weniger als 4eV (etwa 1eV). Bandl\u00fccken sind nat\u00fcrlich f\u00fcr verschiedene Materialien unterschiedlich. Zum Beispiel ist Diamant ein Halbleiter mit einer weiten Bandl\u00fccke (E<sub>gap<\/sub>= 5.47 eV) mit hohem Potenzial als Material f\u00fcr elektronische Ger\u00e4te in vielen Anwendungen. Auf der anderen Seite hat Germanium eine kleine Bandl\u00fcckenenergie (E<sub>gap<\/sub> = 0.67 eV), was den Betrieb des Detektors bei kryogenen Temperaturen erfordert.<\/p>\n<p>Die Leitf\u00e4higkeit von Halbleitern kann durch Dotierung mit Verunreinigungen und Steuerung mit elektrischen Feldern erh\u00f6ht und gesteuert werden. Die gesamte Absorption eines 1 MeV-Photons erzeugt ungef\u00e4hr 3 x 10<sup>5<\/sup> Elektron-Loch-Paare. Dieser Wert ist im Vergleich zur Gesamtanzahl der freien Ladungstr\u00e4ger in einem 1 cm<sup>3<\/sup> intrinsischen Halbleiter gering. Durch Hinzuf\u00fcgen von 0.001% Arsen (einer Verunreinigung) werden zus\u00e4tzliche 10<sup>17<\/sup> freie Elektronen im gleichen Volumen gespendet, und die elektrische Leitf\u00e4higkeit wird um den Faktor 10.000 erh\u00f6ht.<\/p>\n<p><img decoding=\"async\" src=\"https:\/\/www.electricity-magnetism.org\/wp-content\/uploads\/2022\/01\/logo.png\" alt=\"Intrinsic Semiconductor \u2013 Pure Semiconductor\" \/><\/p>\n<div style=\"text-align: center; font-size: 20px;\">\n    <a href=\"https:\/\/www.electricity-magnetism.org\/intrinsic-semiconductor-pure-semiconductor\/\">Original Article<\/a>\n<\/div>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"<p>Ein intrinsischer Halbleiter ist v\u00f6llig rein und weist keine nennenswerten Dotierstoffarten auf. 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