Bändermodell bei Halbleitern < Physik < Naturwiss. < Vorhilfe
|
Hallo,
ich soll die Temperaturabhängigkeit der Leitfähigkeit von HL erklären.
Im Prinzip hab ichs in etwa verstanden: ich hab ein Valenz- und ein Leitungsband und dazwischen eine Energielücke. Damit mein HL auch schön leitet muss ich Elektronen aus dem VB ins LB bringen, hier durch Temperaturerhöhung.
Nun mein Problem:
Wenn ich Elektronen aus dem VB ins LB bringe, dann sind diese doch nicht mehr für die Bindung der Atome verfügbar??? Oder hole ich mir gar Elektronen aus den niedrigeren voll besetzten Orbitalen (was ich jetzt nicht ganz glaube)?
Oder stelle ich mir meine Bänder falsch vor und es sind nur irgendwelche nicht fassbaren Energieniveaus, die ich als nicht-Physiker nicht verstehen muss?
Grüße
Grüße
|
|
| |
|
| Status: |
(Antwort) fertig  | | Datum: | 12:14 Mo 07.05.2007 | | Autor: | Herby |
Hallo,
> Hallo,
>
> ich soll die Temperaturabhängigkeit der Leitfähigkeit von
> HL erklären.
> Im Prinzip hab ichs in etwa verstanden: ich hab ein
> Valenz- und ein Leitungsband und dazwischen eine
> Energielücke. Damit mein HL auch schön leitet muss ich
> Elektronen aus dem VB ins LB bringen, hier durch
> Temperaturerhöhung.
> Nun mein Problem:
> Wenn ich Elektronen aus dem VB ins LB bringe, dann sind
> diese doch nicht mehr für die Bindung der Atome
> verfügbar???
Ganz genau, es entsteht ein Loch. Dadurch, dass eine Elektron im Valenzband und damit einem Atom fehlt, wird eine positive Ladung erzeugt. Dieses Loch kann man sich also als positives Gegenstück zum Elektron vorstellen.
Das Loch wird immer mal wieder (unter der Voraussetzung von Wärmeeinfluss) durch ein Nachbarelektron, das sich auch gerade aus einer Bindung gelöst hat, gefüllt. Weiterhin kann es sein, das die so genannten Rekombinationen stattfinden, wenn Halbleiter n- bzw. p-dotiert werden, aber das kommt bei euch sicher erst noch.
Kennst du Solitär? Da kannst eine Reihe mit Kugeln (oder Stiften) bilden, das letzte Loch lässt du frei. Füllst du nun dieses Loch mit der Kugel (Stift) nebendran, entsteht ein "neues" eine Position weiter. Das Spiel kannst du fortsetzen, bis du an der anderen Seite angekommen bist. Das Loch ist dein positiver Ladungsträger und die Kugeln (Stifte) stellen die Elektronen dar.
So erkennst du zum Beispiel auch, dass die Bewegungsrichtungen gegenläufig sind 
> Oder hole ich mir gar Elektronen aus den
> niedrigeren voll besetzten Orbitalen (was ich jetzt nicht
> ganz glaube)?
nö naja, vielleicht - spielt aber für den Fluss keine Rolle, da der Effekt zu gering ist.
> Oder stelle ich mir meine Bänder falsch vor und es sind
> nur irgendwelche nicht fassbaren Energieniveaus, die ich
> als nicht-Physiker nicht verstehen muss?
die Bänder sind verschiedene Energieniveaus, die sich sogar teilweise überlappen. Ganz schön komplex.
> Grüße
>
> Grüße
auch Grüße
Herby
|
|
|
| |
|
Soweit ok, aber würde, wenn ich - rein hypothetisch - alle Elektronen aus dem VB in das LB bekomme der Atomverband nicht in seine Einzelteile auseinanderfallen?
Dotierung hatten wir schon bzw haben wir uns selber beigebracht.
|
|
|
| |
|
| Status: |
(Antwort) fertig | | Datum: | 13:57 Mo 07.05.2007 | | Autor: | Kroni |
Hi,
ich habe gerade in meinem Physikbuch (Dorn Bader) gelesen, dass sich die "Elektronen und die positiv geladenen Atomrümpfe [...] sich gegenseitig anziehen" und sich so an ihrem Platz festhalten.
Mit den Elektronen sind die gemeint, die mit den anderen Atomen eine Bindung eingehen.
D.h. pro Bindung (also zwischen zwei Atomen) seien jeweils zwei Valenzelektronen. D.h. einige sind dann noch "über", die man z.B. durch Wärme in das Leitungsband hinaufbringen kann.
Gut, zu deiner Frage:
Erhebt man jetzt alle Elektronen ins Leitungsband, so würden die Valenzelektronen für die Bindung fehlen, also existiert keine Bindung mehr.
Dafür brauchst du aber um einiges mehr an Energie, als du benötigst, um ein freies Elektron vom Valenzband in das Leitungsband anzuheben.
Ich weiß jetzt leider nicht genau, wie das ist, wenn eine Valenzbindung aufgegeben wird, also ein Valenzelektron ins Leitungsband übertreten sollte, würde der Atomkern ja noch positiver, also würde sich evtl. direkt zum Ausgleich ein Elektron wiederholen, wenn das Elektron denn noch irgendwo in der Nähe ist.
Also meine Antwort würde lauten:
Ja, dann würde der Atomverband auseinanderfallen, und damit wäre der Halbleiter hin.
Passiert ja unter anderem auch, wenn ich z.B. an eine LED mit einer Spannung von 4-5V drangehe.
Aber unter normalen umständen löst sich der Halbleiter nicht auf, weil man ihn ja nur mit solch geringen Energien versorgt, dass die "freien" Elektronen es gerade eben schaffen, vom Valenzband in das Leitungsband zu springen.
Ich hoffe, ich konnte dir ein wenig helfen.
LG
Kroni
|
|
|
|
