Was ist ein dotierter Halbleiter?

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Ein Halbleiter ist ein Stoff, der nur unter bestimmten Umständen leitfähig ist. Z.B. wenn Licht drauf scheint, oder wenn es warm genug wird oder wie beim Prozessor, wenn eine Spannung an einem dritten Anschluss anliegt.

Dotierung heißt in dem Fall, dass das Halbleitermaterial mit einer hauchdünnen Schicht eines anderen Materials überzogen wird. Soweit ich weiß wird der Halbleiter dadurch erst wirklich zu einem Halbleiter. 

Lies dir mal das durch: https://de.wikipedia.org/wiki/Dotierung

fast... dotieren bedeutet,  einzelne Atome eines anderen Stoffes in den Hochreinen Halbleiter "einzubauen" damit dieser genau definierte Eigenschaften bekommt. Mehr auch unter P-dotiert bzw. N-Dotiert.

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Bei den Silizium-Transistoren gibt es die N und die P-Dotierung. Durch diese Veränderung enthalten diese Schichten bestimmte Eigenschaften. Drei dieser Schichten werden dann zu einem Transistor vereinigt, es gibt NPN- und PNP-Transistoren.
Es gibt beim Aufbau garantiert noch weitere Unterschiede, denn eine N-Schicht beim NPN wird Kollektor, eine Emmitter. Die mittlere Schicht heißt Basis.

Gundlagen:

Es wird zwischen Isolatoren, Halbleitern und Leitern unterschieden.

Isolatoren (z.B. Keramik, Glas) leiten nicht.

Halbleiter (z.B. Silicium) leiten teilweise. Ihre Leitfähigkeit hängt u.a. stark von der Temperatur ab.

Leiter (z.B. Metalle) leiten gut.


Ich verwende im folgenden Text Begriffe wie Valenzband und Leitungsband.

Ganz grobe Erklärung:

Der Abstand von Valenz- und Leitungsband ist bei Isolatoren riesig, bei Halbleitern etwas zu groß, bei Leitern sehr gering.

Elektronen im Valenzband tragen nicht zur Leitfähigkeit bei. Es kommt also auf die Elektronen im Leitungsband an.

Mit Mathematik verschone ich dich. Ist für ein Schulreferat wahrscheinlich schon zu viel. Außerdem denke ich, dass der Lehrer selbst keinen Schimmer davon hat.

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Dotieren: Unter dotieren versteht man das gezielte verunreinigen von Atomen durch hinzufügen von Fremdatomen.

Dadurch verbesserst du die Leitfähigkeit deiner Halbleiter. Verwendung finden dotierte Halbleiter z.B. in Dioden und Transistoren.

Jetzt wird unterschieden zwischen n-dotieren und p-dotieren.

Wir möchten nun Silicium dotieren. Zwei der wichtigsten Stoffe mit denen Silicium dotiert werden kann sind Bor und Phosphor.

Silicium gehört zur 4. Hauptgruppe (4 Valenzelektronen) im Periodensystem.

Bor gehört zur 3. Hauptgruppe (3 Valenzelektronen) und Phosphor zur 5. Hauptgruppe (5 Valenzelektronen).

Ob wir nun n- oder p-dotieren hängt davon ab für welches Fremdatom wir uns entscheiden.

n-dotieren:

Phosphor besitzt ein Außenelektron mehr als Silicium. Fügen wir ein Phosphor-Atom zum Silicium Gitter hinzu, dann können sich 4 Außenelektronen mit den Außenelektronen des Silicium-Atoms binden. Das 5. Außenelektron kann sich nicht mit dem Silicium verbinden und ist nun ein freier Ladungsträger. Dem Phosphor-Atom fehlt nun ein Elektron, es herrscht also kein Ausgleich zwischen Protonen und Elektronen im Atom, das Phosphor-Atom ist nun positiv geladen. Dein freier Ladungsträger benötigt viel weniger Energie um vom Valenzband ins Leitungsband gehoben zu werden.

p-dotieren:

Bor besitzt ein Außenelektron weniger als Silicium. Fügen wir ein Bor-Atom zum Silicium Gitter hinzu, so können sich 3 Außenelektronen mit den Außenelektronen des Silicium-Atoms verbinden. Das Bor-Atom kann ein zusätzliches Atom aufnehmen. Es wird also ein benachbartes Außenelektron vom Bor-Atom angezogen und füllt die Lücke. Jetzt hat das Bor-Atom ein Elektron zu viel, es ist nun negativ geladen. Durch die Aufnahme eines weiteren Elektrons entsteht ein "Loch" im Valenzband, die Elektronen im Valenzband können sich nun bewegen. Dadurch wird Energie freigesetzt und Valenzelektronen können ins Leitungsband gehoben werden.

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Zu dem Thema findest du übrigens alles notwendige im Internet. Einen groben Überblick solltest du aber jetzt haben. Falls fragen vorhanden: Fragen.

LG

Perfekt. Nun hast du ihm den Vortrag gemacht.

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