{"id":78606,"date":"2024-01-14T13:17:56","date_gmt":"2024-01-14T13:17:56","guid":{"rendered":"https:\/\/www.electricity-magnetism.org\/theorie-der-halbleiter-elektronische-bandstruktur\/"},"modified":"2024-01-14T16:39:59","modified_gmt":"2024-01-14T16:39:59","slug":"theorie-der-halbleiter-elektronische-bandstruktur","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/www.electricity-magnetism.org\/de\/theorie-der-halbleiter-elektronische-bandstruktur\/","title":{"rendered":"Theorie der Halbleiter | Elektronische Bandstruktur"},"content":{"rendered":"

Theorie der Halbleiter<\/h2>\n

Halbleiter sind inorganische oder organische Materialien, die ihre Leitf\u00e4higkeit aufgrund ihrer chemischen Struktur, der Temperatur, der Beleuchtung und der Anwesenheit von Dotierungen steuern k\u00f6nnen. Der Name Halbleiter leitet sich von der Tatsache ab, dass diese Materialien eine elektrische Leitf\u00e4higkeit besitzen, die zwischen einem Metall, wie Kupfer oder Gold, und einem Isolator, wie Glas, liegt. Sie weisen eine Energiel\u00fccke von weniger als 4eV (etwa 1eV) auf. 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 aufnehmen (z. B. aus ionisierender Strahlung), um die Bandl\u00fccke zu \u00fcberqueren und das Leitungsband zu erreichen.<\/p>\n

Bandstruktur und Ladungstr\u00e4ger<\/h2>\n

Die Theorie der Halbleiter basiert auf dem Verhalten von Elektronen und L\u00f6chern in einer kristallinen Gitterstruktur, bekannt als die elektronische Bandstruktur. Die Bandstruktur eines Festk\u00f6rpers beschreibt den Bereich der Energielevel, die Elektronen in ihm haben k\u00f6nnen, sowie die Bereiche der Energie, die sie nicht haben d\u00fcrfen (sogenannte Bandl\u00fccken oder verbotene B\u00e4nder). Halbleiter haben ein Valenzband, das ist das h\u00f6chste Energieband, das vollst\u00e4ndig mit Elektronen gef\u00fcllt ist, und ein Leitungsband, das n\u00e4chsth\u00f6here Energieband, das leer oder nur teilweise mit Elektronen gef\u00fcllt ist. Die Energiel\u00fccke zwischen dem Valenz- und dem Leitungsband wird als Bandl\u00fccke bezeichnet.<\/p>\n

Verhalten bei verschiedenen Temperaturen<\/h2>\n

Bei absoluter Nulltemperatur befinden sich alle Elektronen eines Halbleiters im Valenzband und es gibt keine freien Elektronen im Leitungsband. Bei Raumtemperatur oder h\u00f6her k\u00f6nnen jedoch einige Elektronen im Valenzband durch thermische Energie oder eine externe Energiequelle, wie Licht oder ein elektrisches Feld, angeregt werden und in das Leitungsband springen, wobei sie ein Loch im Valenzband hinterlassen. Die Bewegung dieser freien Elektronen und L\u00f6cher in der kristallinen Gitterstruktur des Halbleiters kann durch die Gesetze der Quantenmechanik beschrieben werden.<\/p>\n

Einflussfaktoren und Halbleitertypen<\/h2>\n

Das Verhalten dieser Ladungstr\u00e4ger wird durch Faktoren wie die Kristallstruktur, die Dotierungskonzentration und -art, die Temperatur sowie das Vorhandensein von Verunreinigungen oder Defekten im Kristallgitter beeinflusst. Intrinsische Halbleiter, die eine perfekt ausbalancierte Anzahl freier Elektronen und L\u00f6cher aufweisen, haben eine Leitf\u00e4higkeit, die durch die intrinsische Konzentration freier Elektronen und L\u00f6cher bestimmt wird und mit der Temperatur exponentiell zunimmt. Extrinsic Halbleiter, die mit Verunreinigungen dotiert sind, weisen eine viel h\u00f6here Konzentration freier Elektronen oder L\u00f6cher auf, was ihre Leitf\u00e4higkeit dramatisch erh\u00f6ht und sie f\u00fcr elektronische Ger\u00e4te n\u00fctzlich macht.<\/p>\n

\"Theory<\/p>\n

\n Original Article<\/a>\n<\/div>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"

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