Bändermodell < Atom- und Kernphysik < Physik < Naturwiss. < Vorhilfe
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(Frage) beantwortet  | | Datum: | 15:09 Fr 31.12.2010 | | Autor: | farnold |
Hallo.
Nach dem klassischen Atommodell umkreisen die Elektronen den Atomkern in Bahnen.
Beim Bändermodell heißt es nun, dass die Elektronen eines Atoms bestimmte Energieniveaus einnehmen können. Heißt das einfach, dass die Elektronen nur bestimmte Ernergiewerte und nicht beliebige einnehmen können (z.B nicht die der verbotenen Zone)?
Bei einem Gitter heißt es im Bändermodell, dass man die Elektronen nicht mehr einem bestimmten Atom zuordnen kann und dass es nicht mehr nur Energiestufen sondern ganze Bänder davon gibt. Das heißt ja nur, dass die Elektronen nun viel mehr Energiewerte einnehmen können, oder seh ich das falsch?
Im Bändermodell gibt es verschiedene Bänder mit unterschiedlichen Energieniveau, im Modell sieht es immer so aus, als ob sich die Elektronen mit hohem Energieniveau räumlich weiter vom Atomkern befinden, als jene mit niedrigem Energieniveau, ist die tatsächlich so, oder gibt das nur an, welche Energiewerte die Atome annehmen dürfen, macht aber keine Aussage über ihre räumliche Lage? (Also wäre es möglich, dass sich ein Elektron mit höherem Energieniveau näher am Atomkern befinden als jene mit niedrigem? Und kreisförmige Bewegungen um den Atomkern gibt es nach diesem Modell ja auch nicht mehr!?)
viele grüße,
fa
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(Antwort) fertig  | | Datum: | 18:01 Fr 31.12.2010 | | Autor: | qsxqsx |
Hi,
> Nach dem klassischen Atommodell umkreisen die Elektronen
> den Atomkern in Bahnen.
> Beim Bändermodell heißt es nun, dass die Elektronen
> eines Atoms bestimmte Energieniveaus einnehmen können.
> Heißt das einfach, dass die Elektronen nur bestimmte
> Ernergiewerte und nicht beliebige einnehmen können (z.B
> nicht die der verbotenen Zone)?
Ja. Das kann man sich immer noch mit dem klassischen Atommodell wo Elektronen wie Planeten um den Kern bzw. Sonne kreisen. Ist die Erde zu nah an der Sonne fällt sie hinein, ist sie zu weit weg verliert sie die Sonne. So in etwa(!) ist es mit den Elektronen.
>
> Bei einem Gitter heißt es im Bändermodell, dass man die
> Elektronen nicht mehr einem bestimmten Atom zuordnen kann
> und dass es nicht mehr nur Energiestufen sondern ganze
> Bänder davon gibt. Das heißt ja nur, dass die Elektronen
> nun viel mehr Energiewerte einnehmen können, oder seh ich
> das falsch?
Naja, es sind immer noch Energiestufen, einfach andere. Es sind Energiestufen wo das Elektron sich zwischen zwei Atomen hin und her bewegt. Und so entsteht eine Art Band.
>
> Im Bändermodell gibt es verschiedene Bänder mit
> unterschiedlichen Energieniveau, im Modell sieht es immer
> so aus, als ob sich die Elektronen mit hohem Energieniveau
> räumlich weiter vom Atomkern befinden, als jene mit
> niedrigem Energieniveau, ist die tatsächlich so, oder gibt
> das nur an, welche Energiewerte die Atome annehmen dürfen,
> macht aber keine Aussage über ihre räumliche Lage? (Also
> wäre es möglich, dass sich ein Elektron mit höherem
> Energieniveau näher am Atomkern befinden als jene mit
> niedrigem? Und kreisförmige Bewegungen um den Atomkern
> gibt es nach diesem Modell ja auch nicht mehr!?)
Ich sags mal so: Im Schnitt kann man wirklich sagen, dass energiereichere Elektronen weiter Aussen sind. Und Nein es gibt keine Kreisförmigen bewegungen so wie Planeten.
Es ist so:
Mann kann nicht wirklich sagen wie die Elektronen sich in Ihren Bahnen fortbewegen. Man weiss einfach dass sie sich in Bestimten Zonen - welche eben nicht Bahnen sind sondern 3-Dimensionale Räume - aufhalten. Man gibt dann immer nur wahrscheinlichkeiten an so wie "Elektron xy befindet sich zu 80% im Abstand r vom Kern mit Winkel y. Es kann aber auch zu 20% in einem doppelt so grossen Abstand sein.
Gruss
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(Mitteilung) Reaktion unnötig  | | Datum: | 18:54 Fr 31.12.2010 | | Autor: | farnold |
vielen dank! :)
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(Frage) beantwortet | | Datum: | 20:46 So 02.01.2011 | | Autor: | farnold |
Hallo,
das bändermodell benutzt man ja um zu erklären warum halbleiter unter energiezufuhr leiten können.
dabei ist immer die rede von "Eigenleitung". Sind damit ausschließlich die (nicht realen) "frei beweglichen" Defektelektronen gemeint, oder der gesamte Vorgang in nichtdotierten Halbleitern(frei bewegliche Löcher + Elektronen die ins Leitungsband übergehen)?
da halbleiter sehr schlecht leiten werden sie dotiert. die n-dotierung ist ja noch recht einfach zu verstehn, aber bei der p-dotierung herrscht noch verwirrung :(
hierbei haben wir ja atome in das gitter eingeschleust, welchen ein elektron im gitter fehlt. Wir haben also "Löcher" im Gitter?! Durch Energiezufuhr können Elektronen nun leichter dieses Loch schließen und damit entsteht das Loch an einer anderen Stelle.
Muss das Elektron, das das Loch schließt (und gleichzeitig eine neue öffnet) dazu zuerst in das Leitungsband übergehen, oder langt dazu auch weniger Energie?
Durch Anlegung einer Spannung wandern nun die Löcher richtung Minuspol, wie aber fließt deshalb Strom??
Auch les ich immer wieder, dass "der negative/positive Atomrumpf ortsfest ist und nicht zum Stromtransport im Halbleiter beiträgt." Was heißt das?
Viele Grüße,
fa
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(Antwort) fertig | | Datum: | 23:21 So 02.01.2011 | | Autor: | chrisno |
> Hallo,
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> das bändermodell benutzt man ja um zu erklären warum
> halbleiter unter energiezufuhr leiten können.
>
> dabei ist immer die rede von "Eigenleitung". Sind damit
> ausschließlich die (nicht realen) "frei beweglichen"
> Defektelektronen gemeint, oder der gesamte Vorgang in
> nichtdotierten Halbleitern(frei bewegliche Löcher +
> Elektronen die ins Leitungsband übergehen)?
Die gesamte, temperaturabhängige Leitfähigkeit eines undotierten Halbleiterelements (vgl. Wikipedia)
>
> da halbleiter sehr schlecht leiten werden sie dotiert. die
> n-dotierung ist ja noch recht einfach zu verstehn, aber bei
> der p-dotierung herrscht noch verwirrung :(
>
> hierbei haben wir ja atome in das gitter eingeschleust,
> welchen ein elektron im gitter fehlt. Wir haben also
> "Löcher" im Gitter?!
Parkplätze für Elektronen
> Durch Energiezufuhr können
> Elektronen nun leichter dieses Loch schließen und damit
> entsteht das Loch an einer anderen Stelle.
Im Band!
> Muss das Elektron, das das Loch schließt (und gleichzeitig
> eine neue öffnet) dazu zuerst in das Leitungsband
> übergehen, oder langt dazu auch weniger Energie?
Da ist ja gerade das Entscheidende, dass bis zum Loch weniger Energie benötigt wird, und damit die Löcher schon bei niedrigerer Temperatur die Leitfähigkeit erhöhen können.
>
> Durch Anlegung einer Spannung wandern nun die Löcher
> richtung Minuspol, wie aber fließt deshalb Strom??
Nimm Dir eine Reihe Murmeln. Lege sie alle nebeneinander. Nun schiebe die letzte einen Platz weiter. Eine Lücke, die eine Murmel breit ist entsteht. Fülle diese Lücke mit der vorletzten Murmel und so weiter. Wenn Du fertig bist, wie ist die Lücke gewandert, wie sind die Murmeln gewandert?
>
> Auch les ich immer wieder, dass "der negative/positive
> Atomrumpf ortsfest ist und nicht zum Stromtransport im
> Halbleiter beiträgt." Was heißt das?
Mit dem negativen Atomrumpf sehe ich das etwas skeptisch. Atomrumpf ist der Kern mit den Elektronen, die nicht in die Bänder abgegeben wurden. Die Atomrümpfe bleiben besser an ihrem Ort, sonst wäre das Material flüssig.
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(Frage) beantwortet | | Datum: | 14:48 Mo 03.01.2011 | | Autor: | farnold |
Hi,
danke für die schnelle Hilfe =)
Ist es also richtig zu sagen, dass bei einem n-dotierten Halbleiter der Transport hauptsächlich über das Leitungsband geschiet, da das Energieniveau des schwachgebundenen Elektrons des Donatoratoms überhalb des Valenzbandes (und nur knapp unterhalb des Leitungsbandes liegt)?
Und anaolg bei p-dotierten Halbleitern der Transport sich hauptsächlich im Valenzband abspielt und dabei wenn man die Eigenleitung von Halbleitern außer acht lässt, dass Leitungsband quasi leer ist?
(Wenn das Fremdatom sein fehlendes Elektron bekommen hat und das Defektelektron anfängt durch die normalen Atome im Gitter zu "wandern", bleiben die Elektronen die dabei beteiligt sind und in die Lücken springen energetisch im Valenzband, bei diesem Vorgang?)
Ich hoffe ich hab da jetzt nicht alles wild durcheinander geworfen
viele grüße,
fa
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(Antwort) fertig | | Datum: | 15:29 Mo 03.01.2011 | | Autor: | qsxqsx |
Hallo,
Lies mal das: ![[]](/images/popup.gif) Bändermodell unter Isolatoren und Halbleitern.
Das Leitungsband ist allgemein für Halbleiter wichtig. Auch wenn sich nur ein Loch fortbewegt, dann ist das ja weil die Elektronen vom Atom wegspringen. Die müssen/können ja dann über das Leitungsband wegspringen, wobei ich mir vorstellen könnte, dass sie das aber auch direkt machen - also von einem Atom zum anderen ohne zuerst ins Leitungsband.
Ich weisses also auch nicht. Aus dem Artikel geht es auch nicht so genau hervor.
Hier noch was, aus einem Wikipediaartikel über die Zustandsdichte:
"Bei dotierten Halbleitern treten zu diesen möglichen Zuständen noch Zustände in der Bandlücke auf. Diese sind bei n-Dotierung nahe am Leitungsband und bei p-Dotierung nahe am Valenzband. ... Darüber hinaus ändert sich durch Dotierung die Lage des Fermi-Niveaus: es wird bei n-Dotierung angehoben, bzw. senkt sich bei p-Dotierung zum Valenzband hin ab."
Das heisst man kann nicht wirklich sagen ob es nun Valenz oder Leitungsband ist. Es ist in wirklichkeit so ein zwischending.
Gruss
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(Antwort) fertig | | Datum: | 20:36 Di 04.01.2011 | | Autor: | chrisno |
> Ist es also richtig zu sagen, dass bei einem n-dotierten
> Halbleiter der Transport hauptsächlich über das
> Leitungsband geschiet, da das Energieniveau des
> schwachgebundenen Elektrons des Donatoratoms überhalb des
> Valenzbandes (und nur knapp unterhalb des Leitungsbandes
> liegt)?
>
ja
> Und anaolg bei p-dotierten Halbleitern der Transport sich
> hauptsächlich im Valenzband abspielt und dabei wenn man
> die Eigenleitung von Halbleitern außer acht lässt, dass
> Leitungsband quasi leer ist?
>
ja
> (Wenn das Fremdatom sein fehlendes Elektron bekommen hat
> und das Defektelektron anfängt durch die normalen Atome im
> Gitter zu "wandern", bleiben die Elektronen die dabei
> beteiligt sind und in die Lücken springen energetisch im
> Valenzband, bei diesem Vorgang?)
ja
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(Frage) überfällig  | | Datum: | 17:54 Mi 05.01.2011 | | Autor: | farnold |
Hi,
leider hat sich in den letzten tagen noch eine frage die eng mit dem thema verbunden ist aufgetan :(
und zwar geht es um das umschalten einer Diode vom Leit- ind den Sperrzustand. Dazu steht in meinem Skript folgendes:
"Zu Beginn der Umschaltung vom Leit- in den Sperrzustand ist die Sperrschicht mit Minoritätsträgern, die den Leitzustand bewirkt haben, zugeschwemmt."
Aber warum ist nun der Sperrbereich mit Minoritätsträgern zugeschwemmt, so wie ich das verstanden habe geschieht der Strom in Durchlassrichtung doch ausschließlich über Majoritätsträger. Außerdem wird ja in Durchlassrichtung der Diffusionsstrom verstärkt, bei dem ja auch Majoritätsträger die tragende Rolle spielen. Wo liegt mein Denkfehler? :(
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(Mitteilung) Reaktion unnötig | | Datum: | 18:20 Sa 08.01.2011 | | Autor: | matux |
$MATUXTEXT(ueberfaellige_frage)
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