德语版 半导体

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Mechanismus der elektrischen Strömung
• Im Atomkern befinden sich Protonen und Neutronen. • In der Atomhülle befinden sich Elektronen, die sich auf Bahnen um den Kern bewegen. • Atome verschiedener Elemente unterscheiden sich durch die Anzahl der Protonen (Ordnungszahl. • Die Zahl der Protonen ist gleich der Zahl der Elektronen. • Sind mehr oder weniger Elektronen als Protonen vorhanden, so entsteht ein positives oder negatives Ion. • Protonen, Neutronen und Elektronen sind Elementarteilchen. • Atome sind der kleinste Teil eines chemischen Elements. • Moleküle sind die kleinste Einheit einer chemischen Verbindung mit den typischen Eigenschaften des Stoffes. • Die kleinste elektrische Ladung heißt Elementarladung. Qe= e- = -1,6*10-19 As Qp= e+= 1,6*10-19 As
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Bindungsarten Die Anzahl der Elektronen pro Bahn, auf der ein Elektron um den Kern kreist, unterliegt bestimmten Gesetzen. Es gibt maximal 7 Schalen. z.B.: Aluminium Al (Z=13) Z=Ordnungszahl
Die maximale Besetzung eines Atoms mit Elektronen errechnet sich durch folgende Formel: 2*n² Angestrebt wird die vollständige Besetzung mit 8 Elektronen auf der jeweils äußersten Schale. Die Elektronen auf der äußersten Schale sind für die chemische Reaktion zuständig. Sie bestimmen die Wertigkeit, dass heißt die Valenz des Elements. Elektronen der äußersten Schale sind demzufolge Valenzelektronen. Edelgase: (Helium, Neon, Argon, Krypton, ...) 8-wertig chemisch stabil Alkalimetalle: (Lithium, Natrium, Kalium, ...) 1-wertig gibt Elektron leicht ab Erdalkalimetalle: (Beryllium, Magnesium, Calcium, ...) 2-wertig geben 2 Elektronen leicht ab Halogene: (Fluor, Chlor, Brom, Jod) 1-wertig bindungsfreudig
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Ionenbindung z.B.: Natrium-Chlorid (Kochsalz) NaCl
Bei Ionenverbindungen befinden sich die Bindung vermittelnden Elektronen des einen Atoms ganz in der Hülle des anderen Atoms. Eigenschaften: • Nichtleiter • Kristalliner Aufbau • Hygroskopisch (entziehen der Umgebung Feuchtigkeit) Elektronenpaarbindung z.B.: Wasser H2O
Die gebildeten Elektronenpaare sind für jeweils beide Atome gemeinsam. Eigenschaften: • Nichtleiter • Kein kristalliner Aufbau (außer in festem Zustand)
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Metallbindung
Elektronenwolke
Die Elektronenhülle der Metallatome erreicht den Aufbau wie bei Edelgasen (Edelgaskonfiguration), indem die leicht abtrennbaren Valenzelektronen innerhalb des Gitterverbandes abgegeben werden. Eigenschaften: • Gute Leiter • Kristalliner Aufbau Leitungsmechanismus im Metall Die Leitfähigkeit eines Materials ist ursächlich abhängig von: • Ladungsträgerkonzentration • Ladungsträgerbeweglichkeit • Elementarladung n µ e
N = Anzahl der freien Ladungsträger (Leitungsband) n = Verhältnis der freien Ladungsträger pro Volumeneinheit µ = Ladungsträgerbeweglichkeit = Driftgeschwindigkeit pro el. Feldstärke
v = Driftgeschwindigkeit = Strömungsgeschwindigkeit
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