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Aufgabe

Fragenallerlei zu dotierten Halbleitern

Schwierigkeitsgrad: leichte Aufgabe

a)Erläutern Sie, warum der spezifische Widerstand dotierter Halbleiter deutlich kleiner ist, als der reiner Halbleiter (bei gleicher Temperatur).

b)Warum gibt es in einem n-dotierten Halbleiter nahezu keine Löcher?

c)Bei einem dotierten Halbleiter überwiegt bei 20°C die Störstellenhalbleitung die Eigenleitung.

Erläutern Sie, warum mit steigender Temperatur sich die Eigenleitung immer stärker bemerkbar macht.

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a)Durch die n-Dotierung stehen im dotierten Halbleiter mehr bewegliche negative Ladungsträger zur Verfügung als im nicht dotierten Halbleiter. Der dotierte Halbleiter kann Strom besser leiten, die Leitfähigkeit nimmt zu. Entsprechend ist der spezifische Widerstand des dotierten Halbleiters niedriger als der des reinen Halbleiters.

Im Fall der p-Dotierung sind im dotierten Halbleiter mehr "positive" Ladungsträger (Löcher) vorhanden. Es gilt das gleiche Argument wie bei n-Halbleitern.

b)Im n-dotierten Halbleiter werden nahezu alle Löcher im Halbleiter mit den "überschüssigen" Elektronen der Dotierungselemente gefüllt.

c)Mit steigender Temperatur werden immer mehr Bindungselektronen aus ihrer Bindung gelöst und stehen dann als Leitungselektronen zur Verfügung. Gleichzeitig hinterlassen die herausgelösten Elektronen ein Loch (positiver Ladungsträger). Der Prozess trägt also auf zwei Arten zur Steigerung der Leitfähigkeit bei, sodass die Eigenleitung bei höheren Temperaturen stärker steigt als die Störstellenleitung.