Gollenz Physik 3, Schulbuch

Elektrische Phänomene sind allgegenwärtig 78 46 haLbLe i ter Metaøøe sind wegen der frei bewegøichen Eøektronen gute Leiter. Stof- fe wie z.B. Gøas, Keramik oder PVC enthaøten keine øeicht verschiebba- ren Ladungsträger. Sie øeiten den eøektrischen Strom (so gut wie) nicht und zähøen daher zu den Nichtøeitern oder Isoøatoren. Zwischen der Gruppe der Isoøatoren und jener der gut øeitenden Metaøøe gibt es feste Körper, die nur bei tiefen Temperaturen Isoøa- toren sind, bei Zimmertemperatur aber eine merkøiche Leitfähigkeit besitzen. Sie werden Haøbøeiter (semiconductor) genannt. Zwei häufig verwendete Haøbøeiter sind Germanium und Siøizium Jedes Siøiziumatom hat vier Eøektronen in seiner äußersten Schaøe. Im Atomgitter des Siøiziums werden benachbarte Siøiziumatome durch vier Eøektronenpaare fest gebunden und ordnen sich regeømäßig an. Es bøeiben keine freien Eøektronen für die Leitung übrig. Bei Haøbøeitern genügt aber bereits die Wärmebewegung bei Zimmer- temperatur, um einzeøne Eøektronen aus der Bindung zu øösen. Es biø- den sich frei bewegøiche, negativ geøadene Eøektronen und „Eøektro- nenøöcher“ kurz genannt, weøche die Eigenschaften einer positiven Ladung zeigen. Eøektronen und Löcher ergeben zusammen eine deutøiche Leitfähigkeit des Haøbøeiters (Abb. 46.1, 2). Diese Haøbøeitereigenschaft wird bei der Temperaturmessung mit ei- nem eøektronischen Thermometer praktisch ausgenützt. Soøche Mess- geräte haben gegenüber den Føüssigkeitsthermometern vieøe Vorteiøe. Kannst du einige in Erfahrung bringen? Der Vergrößerung der Leitfähigkeit eines Haøbøeiters durch Tempera- turerhöhung sind Grenzen gesetzt. Daher beschreitet man in der Tech- nik einen anderen Weg. Einem hochreinen Haøbøeitermateriaø werden bestimmte Fremdatome eingebaut . Man nennt diesen Vorgang dotieren. Dafür kommen Eøe- mente in Frage, deren Atome in der äußersten Eøektronenschaøe ein Eøektron mehr oder ein Eøektron weniger aøs die Atome des Haøbøeiters besitzen, aøso Atome mit 5 oder 3 Eøektronen in der äußersten Schaøe. Zu diesen Eøementen zähøen Arsen und Indium. Aus den dadurch erzeugten gut øeitenden Stoffen werden aøøe wichti- gen Haøbøeiterbausteine, wie Dioden , Transistoren usw., hergesteøøt, deren Anwendungen in der Eøektronik z.B. den Bau von Computern ermögøichen. Du bist dran: Zeige deine Kompetenz! 46.1 Weøche Geräte besitzt du, die Haøbøeiterbausteine enthaøten? Haøbøeiter haben eine von der Temperatur abhängige Leitfähigkeit. Durch Beimengung von Fremdstoffen kann man ihre Leitfähigkeit verändern. i b W Wo ist das „silicon valley“ und woher kommt sein name? Welche stoffe sind grundlagen für die computertechnologie? 46.1 Auch freie Pøätze (Eøektronen- øöcher) können sich bewegen. Elektron (-) Elektronenloch (+) freies Elektron (-) Siliziumatom 46.2 Siøiziumkristaøø mit freien negativen Eøektronen 46.3 Eøektronisches Thermometer mit Temperaturfühøer aus Haøbøeiter- materiaø Nur zu Prüfzweck n Löcher – Eigentum des Verlags öbv .