Warum leiten Halbleiter bei Wärme besser?
bitte kurze und einfache Erklärung. danke
3 Antworten
Huch.... wollte es gar nich als Antwort auf areaDLme posten. Will doch meinen Stern. ^^
Das kann man mit dem Bändermodell erklären, würde ich sagen. Normalerweise sind ja, wie du sicher weißt, Metalle Kaltleiter und der elektrische Widerstand nimmt wegen Kollisionen bei steigender Temp. stetig zu und der Strom wird schlechter. Valenzband und Leitungsband überschneiden sich hierbei. Ein Übertritt erfordert wenig Energie. Bei Halbleitern ist der Abstand zwischen Valenzband und Leitungsband aber gerade so, dass die Elektronen noch rüberspringen können. Dies benötigt mehr Energie. Bei höherer Temperatur nimmt die Leitfähigkeit somit zu, aber ist immernoch durch den Abstand der Bänder gedrosselt genug, sodass keine kontraproduktiven Kollisionen stattfinden.
Diese Feststellung gilt nur für niedrigdotierte Halbleiter (HL). Bei diesen wirkt der Mechanismus der "Eigenleitung".
Bei der Eigenleitung wäre bei T=0K (am absoluten Nullpunkt) das Valenzband des HL vollbesetzt. Das Leitunsgband ist komplett leer, dazwischen ist die Bandlücke. Komplett gefüllte und komplett leere Bänder können nichts zum Ladungstransport beitragen.
Führt man dem HL Energie in Form von Wärme (oder auch Licht) zu, so können einzelne Elektronen mit einer gewissen Wahrscheinlichkeit über die Bandlücke vom Valenz- ins Leitungsband springen. Dann sind die Bänder teilweise gefüllt oder teilweise leer und die Ladungsträger dort können zum Transport beitragen.
Je mehr Wärme man zuführt, desto mehr Elektronen können in das Leitungsband springen und der HL leitet immer besser (das gilt aber nur bis ca. 400°C).
Ist der HL dotiert, so stimmt das aber nicht mehr. Wenn aufgrund der Dotierung die Störstellenleitung überwiegt, kommt es zu mit steigender Temperatur zu den gleichen Wechselwirkungen mit den Gitteratomen wie bei guten Leitern (Metallen). Der HL nimmt dann einen immer stärkeren Metallcharakter an.
weil durch wärme die bindung der elektonen (alle gebunden) "gelöst" werden und diese sich so frei bewegen können (strom leiten)...je wärmer, desto mehr frei elektronen (Valenzelektronen) .............kurz gefasst und simpel
Das kann man mit dem Bändermodell erklären, würde ich sagen.
Normalerweise sind ja, wie du sicher weißt, Metalle Kaltleiter und der elektrische Widerstand nimmt wegen Kollisionen bei steigender Temp. stetig zu und der Strom wird schlechter. Valenzband und Leitungsband überschneiden sich hierbei. Ein Übertritt erfordert wenig Energie.
Bei Halbleitern ist der Abstand zwischen Valenzband und Leitungsband aber gerade so, dass die Elektronen noch rüberspringen können. Dies benötigt mehr Energie. Bei höherer Temperatur nimmt die Leitfähigkeit somit zu, aber ist immernoch durch den Abstand der Bänder gedrosselt genug, sodass keine kontraproduktiven Kollisionen stattfinden.