Defektelektron
Als Defektelektron, Elektronenfehlstelle oder Loch wird der (gedachte) positive bewegliche Ladungsträger in Halbleitern bezeichnet und stellt die äquivalente Beschreibung des Fehlens eines (realen) Valenzelektrons dar[1]. Der reale Ladungstransport findet weiterhin durch Elektronen statt, es handelt sich lediglich um eine alternative Beschreibung zur Vereinfachung der mathematischen Behandlung der Vorgänge im Halbleiter.
Das Defektelektron entsteht z. B. durch Ionisation von Fremdatomen (Fremdleitung), in hochreinen Halbleitern (Silicium, Germanium, Galliumarsenid etc. gezielt mit gewissen drei- bzw. fünfwertigen Elementen (meist Bor bzw. Aluminium für Si oder Ge) verunreinigt, sie also durch Diffusion oder Ionenimplantation als Fremdatome ins Kristallgitter einbaut (siehe Dotierung) ). Eine Leitung durch Defektelektronen kann aber auch durch Eigenleitung im undotierten Kristall entstehen, es entsteht durch Ionisation eines Gitter-Atomes ein Defektelektron und ein freies Elektron (das vormalige Valenzelektron). An diese freie Stelle in der Kristallstruktur kann nun ein benachbartes, freies Elektron hüpfen und das ersetzte Elektron wird z. B. durch Drift abgesaugt, was von außen betrachtet so interpretiert werden kann, als würde sich ein positiv geladenes Teilchen in entgegengesetzter Richtung bewegen (vergleichbar mit einer Luftblase in einer Flüssigkeit). Im Bändermodell spricht man dann von einem Übergang des Elektrons vom Valenz- ins Leitungsband (bzw. des Defektelektrons vom Leitungs- ins Valenzband), welcher beispielsweise durch thermische Anregung hervorgerufen werden kann.
Weitere wichtige charakteristische Größen von Halbleitern sind die Ladungsträgerbeweglichkeit und deren effektive Masse. Beide sind jedoch für Elektronen und Löcher nicht automatisch gleich groß und hängen beispielsweise auch von Material, Dotierung, Temperatur, Bewegungsrichtung usw. ab.
Beispiele aus der Anwendung
Die Erzeugung von Elektron-Loch-Paaren durch optische Anregung und anschließende Trennung derselben am p-n-Übergang wird in Solarzellen ausgenutzt, um Licht in elektrische Energie umzuwandeln.
Quellen
- ↑ Grundlagen der Halbleiter-Elektronik,Rudolf Müller, Springer-Verlag Berlin 1987, S.25+30
Weblinks
- Alternative Erklärung des Defektelektrons im Techniklexikon.
- Lexikon Inhaltsverzeichnis
- Lehre von den Stoffen
- Modellvorstellungen
- Verbrennung - Luft - Sauerstoff
- Wasser - Wasserstoff - Redoxvorgang
- Atombau und Periodensystem
- Grundlagen der Bindungslehre
- Halogene - Alkalimetalle - Redoxreaktionen
- Säure - Base - Reaktionen
- Chemie und Technik
- Lernzielkontrolle (anorgan.)
- Sachverzeichnis (anorgan.)
