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- Halbleiter sind Festkörper, deren elektrische Leitfähigkeit zwischen der von elektrischen Leitern (>104 S/m) und der von Nichtleitern (<10−9 S/m) liegt. Da sich die Grenzbereiche der drei Gruppen überschneiden, ist der negative Temperaturkoeffizient des spezifischen Widerstandes ein weiteres wichtiges Merkmal von Halbleitern, das heißt, ihre Leitfähigkeit nimmt mit steigender Temperatur zu, sie sind sogenannte Heißleiter. Ursache hierfür ist die sogenannte Bandlücke zwischen dem Valenz- und dem Leitungsband. Nah am absoluten Temperaturnullpunkt sind diese un- bzw. vollbesetzt und Halbleiter daher Nichtleiter. Es existieren im Gegensatz zu Metallen primär keine freien Ladungsträger, diese müssen erst z. B. durch thermische Anregung entstehen. Die elektrische Leitfähigkeit von Halbleitern steigt aber steil mit der Temperatur an, so dass sie bei Raumtemperatur, je nach materialspezifischem Abstand von Leitungs- und Valenzband, mehr oder weniger leitend sind. Des Weiteren lässt sich durch das Einbringen von Fremdatomen (Dotieren) aus einer anderen chemischen Hauptgruppe die Leitfähigkeit und der Leitungscharakter (Elektronen- und Löcherleitung) in weiten Grenzen gezielt beeinflussen. Halbleiter werden anhand ihrer Kristallstruktur in kristalline und amorphe Halbleiter unterschieden, siehe Abschnitt . Des Weiteren können sie verschiedene chemische Strukturen besitzen. Am bekanntesten sind die Elementhalbleiter Silicium und Germanium, die aus einem einzigen Element aufgebaut sind, und Verbindungshalbleitern wie zum Beispiel der III-V-Verbindungshalbleiter Galliumarsenid. Des Weiteren haben in den letzten Jahrzehnten organische Halbleiter an Bedeutung und Bekanntheit gewonnen, sie werden beispielsweise in organischen Leuchtdioden (OLEDs) eingesetzt. Es gibt allerdings auch noch weitere Stoffe mit Halbleitereigenschaften, so z. B. metallorganische Halbleiter wie auch Materialien, die durch Nanostrukturierung Halbleitereigenschaften bekommen. Ganz neu sind ternäre Hydrid-Verbindungen wie Lithium-Barium-Hydrid (LiBaH3). Bedeutung haben Halbleiter für die Elektrotechnik und insbesondere für die Elektronik, wobei die Möglichkeit, ihre elektrische Leitfähigkeit durch Dotierung zu beeinflussen, eine entscheidende Rolle spielt. Die Kombination unterschiedlich dotierter Bereiche, z. B. beim p-n-Übergang, ermöglicht sowohl elektronische Bauelemente mit einer richtungsabhängigen Leitfähigkeit (Diode, Gleichrichter) oder einer Schalterfunktion (z. B. Transistor, Thyristor, Photodiode), die z. B. durch Anlegen einer elektrischen Spannung oder eines Stroms gesteuert werden kann (vgl. Arbeitszustände in Metall-Isolator-Halbleiter-Struktur). Weitere Anwendungen neben dem Transistor sind: Heißleiter, Varistoren, Strahlungssensoren (Photoleiter, Fotowiderstände, Photodioden beziehungsweise Solarzellen), thermoelektrische Generatoren, Peltierelemente sowie Strahlungs- beziehungsweise Lichtquellen (Laserdiode, Leuchtdiode). Der Großteil aller gefertigter Halbleiterbauelemente ist Silicium-basiert. Silicium hat zwar nicht die allerbesten elektrischen Eigenschaften (z. B. Ladungsträgerbeweglichkeit), besitzt aber in Kombination mit seinem chemisch stabilen Oxid deutliche Vorteile in der Fertigung (siehe auch thermische Oxidation von Silizium). (de)
- Halbleiter sind Festkörper, deren elektrische Leitfähigkeit zwischen der von elektrischen Leitern (>104 S/m) und der von Nichtleitern (<10−9 S/m) liegt. Da sich die Grenzbereiche der drei Gruppen überschneiden, ist der negative Temperaturkoeffizient des spezifischen Widerstandes ein weiteres wichtiges Merkmal von Halbleitern, das heißt, ihre Leitfähigkeit nimmt mit steigender Temperatur zu, sie sind sogenannte Heißleiter. Ursache hierfür ist die sogenannte Bandlücke zwischen dem Valenz- und dem Leitungsband. Nah am absoluten Temperaturnullpunkt sind diese un- bzw. vollbesetzt und Halbleiter daher Nichtleiter. Es existieren im Gegensatz zu Metallen primär keine freien Ladungsträger, diese müssen erst z. B. durch thermische Anregung entstehen. Die elektrische Leitfähigkeit von Halbleitern steigt aber steil mit der Temperatur an, so dass sie bei Raumtemperatur, je nach materialspezifischem Abstand von Leitungs- und Valenzband, mehr oder weniger leitend sind. Des Weiteren lässt sich durch das Einbringen von Fremdatomen (Dotieren) aus einer anderen chemischen Hauptgruppe die Leitfähigkeit und der Leitungscharakter (Elektronen- und Löcherleitung) in weiten Grenzen gezielt beeinflussen. Halbleiter werden anhand ihrer Kristallstruktur in kristalline und amorphe Halbleiter unterschieden, siehe Abschnitt . Des Weiteren können sie verschiedene chemische Strukturen besitzen. Am bekanntesten sind die Elementhalbleiter Silicium und Germanium, die aus einem einzigen Element aufgebaut sind, und Verbindungshalbleitern wie zum Beispiel der III-V-Verbindungshalbleiter Galliumarsenid. Des Weiteren haben in den letzten Jahrzehnten organische Halbleiter an Bedeutung und Bekanntheit gewonnen, sie werden beispielsweise in organischen Leuchtdioden (OLEDs) eingesetzt. Es gibt allerdings auch noch weitere Stoffe mit Halbleitereigenschaften, so z. B. metallorganische Halbleiter wie auch Materialien, die durch Nanostrukturierung Halbleitereigenschaften bekommen. Ganz neu sind ternäre Hydrid-Verbindungen wie Lithium-Barium-Hydrid (LiBaH3). Bedeutung haben Halbleiter für die Elektrotechnik und insbesondere für die Elektronik, wobei die Möglichkeit, ihre elektrische Leitfähigkeit durch Dotierung zu beeinflussen, eine entscheidende Rolle spielt. Die Kombination unterschiedlich dotierter Bereiche, z. B. beim p-n-Übergang, ermöglicht sowohl elektronische Bauelemente mit einer richtungsabhängigen Leitfähigkeit (Diode, Gleichrichter) oder einer Schalterfunktion (z. B. Transistor, Thyristor, Photodiode), die z. B. durch Anlegen einer elektrischen Spannung oder eines Stroms gesteuert werden kann (vgl. Arbeitszustände in Metall-Isolator-Halbleiter-Struktur). Weitere Anwendungen neben dem Transistor sind: Heißleiter, Varistoren, Strahlungssensoren (Photoleiter, Fotowiderstände, Photodioden beziehungsweise Solarzellen), thermoelektrische Generatoren, Peltierelemente sowie Strahlungs- beziehungsweise Lichtquellen (Laserdiode, Leuchtdiode). Der Großteil aller gefertigter Halbleiterbauelemente ist Silicium-basiert. Silicium hat zwar nicht die allerbesten elektrischen Eigenschaften (z. B. Ladungsträgerbeweglichkeit), besitzt aber in Kombination mit seinem chemisch stabilen Oxid deutliche Vorteile in der Fertigung (siehe auch thermische Oxidation von Silizium). (de)
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- Halbleiter sind Festkörper, deren elektrische Leitfähigkeit zwischen der von elektrischen Leitern (>104 S/m) und der von Nichtleitern (<10−9 S/m) liegt. Da sich die Grenzbereiche der drei Gruppen überschneiden, ist der negative Temperaturkoeffizient des spezifischen Widerstandes ein weiteres wichtiges Merkmal von Halbleitern, das heißt, ihre Leitfähigkeit nimmt mit steigender Temperatur zu, sie sind sogenannte Heißleiter. Ursache hierfür ist die sogenannte Bandlücke zwischen dem Valenz- und dem Leitungsband. Nah am absoluten Temperaturnullpunkt sind diese un- bzw. vollbesetzt und Halbleiter daher Nichtleiter. Es existieren im Gegensatz zu Metallen primär keine freien Ladungsträger, diese müssen erst z. B. durch thermische Anregung entstehen. Die elektrische Leitfähigkeit von Halbleitern st (de)
- Halbleiter sind Festkörper, deren elektrische Leitfähigkeit zwischen der von elektrischen Leitern (>104 S/m) und der von Nichtleitern (<10−9 S/m) liegt. Da sich die Grenzbereiche der drei Gruppen überschneiden, ist der negative Temperaturkoeffizient des spezifischen Widerstandes ein weiteres wichtiges Merkmal von Halbleitern, das heißt, ihre Leitfähigkeit nimmt mit steigender Temperatur zu, sie sind sogenannte Heißleiter. Ursache hierfür ist die sogenannte Bandlücke zwischen dem Valenz- und dem Leitungsband. Nah am absoluten Temperaturnullpunkt sind diese un- bzw. vollbesetzt und Halbleiter daher Nichtleiter. Es existieren im Gegensatz zu Metallen primär keine freien Ladungsträger, diese müssen erst z. B. durch thermische Anregung entstehen. Die elektrische Leitfähigkeit von Halbleitern st (de)
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