17 Halbleiter
Zahlreiche Anwendungen in der Halbleitertechnik beruhen auf dem Verhalten der Ladungsträger in der Grenzschichte zwischen verschieden dotierten Halbleiterkristallen. Das Verständnis solcher Festkörper liefern Festkörperphysik und Materialwissenschaften.
Die Funktionsweise von Halbleiterdioden, Transistoren, Leuchtdioden und zahlreichen weiteren, oft mikroskopisch kleinen Anwendungen von Halbleitern, lässt sich an Hand des PN-Übergangs verstehen. Voraussetzung dafür ist, dass zwei benachbarte Bereiche verschieden dotiert sind: Der n-Leiter ist durch leicht bewegliche Elektronen (negative Ladungsträger) gekennzeichnet, im p-Leiter erlauben Fehlstellen ("Elektronenlöcher") einen Einbau von Elektronen. Diese Elektronenlöcher verhalten sich ähnlich wie positive Ladungsträger.
Ein PN-Übergang liegt beispielsweise bei einer Halbleiterdiode vor: Je nach der Polung der beiden verschieden dotierten Bereiche kann Strom fließen ("Durchlassrichtung") oder nicht ("Sperrrichtung"). In der nebenstehenden Schaltung kann die Funktionsweise der Halbleiterdiode als elektrisches Ventil angesehen werden.
Eine besondere Bedeutung haben Halbleiter, deren Widerstand durch eine Steuerspannung verändert werden kann. Die Entwicklung des Transistors (John Bardeen, William Shockley, Walter Brattain, Nobelpreis 1956) markierte um 1950 den Beginn der Mikroelektronik.
Weblinks
- Wikipedia:Nobelpreisträger_für_Physik
- www.tf.uni-kiel.de/matwis/amat - AMAT, Allgemeine Materialwissenschaft (Uni Kiel)
- AMAT, Electronic Materials (englisch) - AMAT, Leiter, Dielektrika, magnetische Materialien, Silizium-Technologie
- AMAT, Halbleiter - Grundlagen, Silizium-Technologie, LASER, LED
- AMAT, Werkstoffe - Kristalltypen, Ionenkristalle
(Vgl. auch 24 Materialwissenschaft, Mikro- und Nanotechnik)