Erkläre den Leitungsprozess in n-dotierten Halbleitern.

In n-dotierten Halbleitern wird die Leitfähigkeit die Zugabe von Donatoren, also Atomen, die mehr Elektronen als das Halbleitermaterial (z. B. Silizium) haben, erhöht. Diese Donatoren sind typischerweise Elemente der Gruppe V des Periodensystems, wie Phosphor oder Arsen. Der Leitungsprozess in n-dotierten Halbleitern lässt sich wie folgt erklären: 1. **Dotierung**: Bei der Dotierung werden Donatoratome in das Halbleitermaterial eingebracht. Diese Atome haben ein zusätzliches Valenzelektron im Vergleich zu Silizium, das vier Valenzelektronen hat. 2. **Elektronenspenden**: Die Donatoratome geben ihr zusätzliches Elektron ab, das sich frei im Kristallgitter bewegen kann. Dieses Elektron ist nicht mehr an ein bestimmtes Atom gebunden und trägt zur elektrischen Leitfähigkeit bei. 3. **Frei bewegliche Elektronen**: Die durch die Dotierung erzeugten freien Elektronen sind die Hauptträger der elektrischen Ladung in n-dotierten Halbleitern. Sie können sich durch das Material bewegen, wenn ein elektrisches Feld angelegt wird. 4. **Leitfähigkeit**: Die Leitfähigkeit des n-dotierten Halbleiters ist somit direkt proportional zur Anzahl der freien Elektronen, die durch die Dotierung erzeugt werden. Je mehr Donatoren vorhanden sind, desto höher ist die Leitfähigkeit. 5. **Temperaturabhängigkeit**: Bei höheren Temperaturen können auch einige Elektronen aus dem Valenzband in das Leitungsband angeregt werden, was die Leitfähigkeit weiter erhöht. In n-dotierten Halbleitern bleibt jedoch die Anzahl der freien Elektronen durch die Dotierung dominant. Zusammengefasst: In n-dotierten Halbleitern sind die freien Elektronen, die durch die Dotierung mit Donatoren entstehen, die Hauptträger der elektrischen Ladung, was zu einer erhöhten Leitfähigkeit führt.