Warum ist ein p oder n dotiertes Silizium für sich neutral?

1 Antwort

Du dotierst ja keine Elektronen oder Löcher in das Silizium, sondern "elektronenziehende" oder "Elektronenabgebende"  Atome. Dadurch entstehen eben die freien Ladungsträger.

Da Atome an sich aber elektrisch neutral sind, bleibt auch das dotierte Silizium an sich elektrisch neutral.

ich habe es selber gecheckt. jedes Fremdatom für sich ist ja elektrisch neutral... das heiß wenn ein phosphor atom mit einem zusätzlichen elektron eingefügt wird, dann enthält dieses ja auch ein zusätzliches proton im kern..somit ändert sich an der ladungsgesamtheit nichts...korrekt?

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Ist diese Beschreibung des Vorgangs in einer Solarzelle so fachlich richtig?

Eine Solarzelle wird aus Silizium-Atomen hergestellt. Dieses Kristallgitter teilt man in zwei Schichten. Die obere Schicht des Siliziums wird mit Fremdatomen mit fünf Valenzelektronen, wie zum Beispiel Phosphor dotiert. Da diese ein Außenelektron mehr als das Silizium haben und nur vier Bindungen eingegangen werden können bleibt hier jeweils ein Elektron übrig das nicht an sein Atom gebunden ist. Diese negativen Ladungen sind freie Elektronen und geben der oberen Schicht ihren Namen: n-Schicht.

Mit der unteren Schicht wird ähnlich verfahren, nur dass hier statt einem Atom mit fünf Außenelektronen, mit einem Stoff wie Bor mit nur drei Valenzelektronen dotiert, wodurch ein Elektron zu wenig vorhanden ist. Es entstehen freie Löcher, also positive Ladungen, weshalb die Schicht auch p-Schicht heißt.

Die freien Elektronen füllen nun die freien Löcher wodurch die Solarzelle neutral geladen ist.

Wenn nun die Sonne scheint und die Photonen auf die p-Schicht treffen (was nur möglich ist, da die n-Schicht für diesen Zweck extra dünn ist), lösen sich sowohl aus n -, wie auch aus der p-Schicht Elektronen aus ihren Bindungen. Diese freien Löcher werden nun entlang der Kraftlinien von unten nach oben durch die freien Elektronen gefüllt, wodurch sich neue Löcher auftun, die gefüllt werden. So bilden sich nach und nach ein Elektronenüberschuss in der n-Schicht und ein Elektronenmangel in der p-Schicht. So ist in der n-Schicht ein Minus-Pol und der p-Schicht der dazugehörige Plus-Pol. Wenn man nun einen Leiter zwischen die an n- und p-Schicht befestigten Metallkontakte baut, läuft ein Stromkreis.

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