2 Fragen zu Halbleiter

In einem dotierten Halbleiter sind gezielt Fremdatome (Dotierstoffe) hinzugefügt, um die elektrischen Eigenschaften des Materials zu verändern. Diese Dotierstoffe erzeugen zusätzliche Energiezustände im Bandabstand des Halbleiters, die entweder Elektronen (n-Dotierung) oder Löcher (p-Dotierung) bereitstellen. Bei Zimmertemperatur sind die thermischen Energie und die Anzahl der thermisch angeregten Elektronen in einem reinen Halbleiter nicht ausreichend, um eine signifikante Anzahl von Elektronen aus dem Valenzband in das Leitungsband zu heben. In einem dotierten Halbleiter hingegen sind die zusätzlichen Ladungsträger, die durch die Dotierung eingeführt werden, bereits in der Nähe des Leitungsbandes oder des Valenzbandes lokalisiert. Diese zusätzlichen Ladungsträger dominieren die elektrische Leitfähigkeit, da sie bei Zimmertemperatur in viel größerer Zahl vorhanden sind als die thermisch erzeugten Elektronen und Löcher in einem unmodifizierten Halbleiter. Daher überwiegt in einem dotierten Halbleiter die Störstellenleitung (die durch die Dotierstoffe erzeugten Ladungsträger) bei weitem die Eigenleitung (die durch thermische Anregung erzeugten Ladungsträger).

N-Dotierung und P-Dotierung sind zwei Methoden zur Modifikation der elektrischen Eigenschaften von Halbleitermaterialien, insbesondere von Silizium. 1. **N-Dotierung (n-type doping)**: Bei der N-Dotierung werden Elemente mit mehr Valenzelektronen als das Halbleitermaterial hinzugefügt, typischerweise Elemente der Gruppe V des Periodensystems, wie Phosphor oder Arsen. Diese zusätzlichen Elektronen erhöhen die Anzahl der freien Ladungsträger (Elektronen) im Material, was die elektrische Leitfähigkeit erhöht. Das "N" steht für negative Ladungsträger. 2. **P-Dotierung (p-type doping)**: Bei der P-Dotierung werden Elemente mit weniger Valenzelektronen als das Halbleitermaterial verwendet, meist Elemente der Gruppe III, wie Bor oder Aluminium. Diese Dotierung erzeugt "Löcher" (fehlende Elektronen), die als positive Ladungsträger fungieren. Das "P" steht für positive Ladungsträger. Durch die Kombination von N- und P-Dotierung können verschiedene elektronische Bauelemente wie Dioden und Transistoren hergestellt werden, die in der modernen Elektronik eine zentrale Rolle spielen.