76

Silizium ist ein typischer Vertreter der Halbleiter.Beim Prfen der elektrischen Leitfhigkeit stellt man fest: bei sehr niedrigen Temperaturen ist Silizium ein Nichtleiter, bei Zimmertemperatur ist Silizium wenig leitfhig, sehr viel schlechter als Kupfer, mit steigender Temperatur nimmt die elektrische Leitfhigkeit zu.

Wie kommt denn das?

Fr die Erklrung sind Kenntnisse des Atombaus und der Bin-dungen im Silizium-Kristall notwendig. Zeichne dasAtommodelldes Siliziumatoms.

Gib mit jeweils 9 Silizium-Atomen im Atomverband den Bindungszustand an.

Erlutere den Begriff Halbleiter am Beispiel des Silizium-Kristalls.

__________________________________________________________________________________________

__________________________________________________________________________________________

Durch den Einbau von Fremdatomen wird die oben angegebene Ordnung gestrt und die Bindung zu den Nachbar-Silizium-Atomen verndert. Erlutere, was passiert, wenn in dem Siliziumkristall ein Phosphor-Atom eingebautwird. Beachte dabei die Anzahl der Auenelektronen im Vergleich von Silizium zu Phosphor.

__________________________________________________________________________________________

__________________________________________________________________________________________

__________________________________________________________________________________________

Nenne 3 Verwendungsmglichkeiten der Halbleiter in der Technik.

__________________________________________________________________________________________

__________________________________________________________________________________________

2.13 Halbleiter Nomen est omen?SSSS

Durch Erwrmung des Kristalls kommt es zugreren Schwingungen der Atomkerne, ein-zelne Elektronen lsen sich aus den Bindungenund sind frei beweglich.

Die Bindungselektronen sind nach allen Seitenim Kristall gebunden und die Beweglichkeitder Elektronen ist stark eingeschrnkt.

Erwrmung

03_zChem_5_S_047-084 27.06.2008 7:33 Uhr Seite 76

Didaktisch-methodische Hinweise

Die Bearbeitung des Arbeitsblattes eignet sich besonders fr physikinteressierte Sch-ler. Es muss die elektrische Leitfhigkeit in Metallen und deren Vernderung durch Er-wrmung bekannt sein. Dagegen steht die elektrische Leitfhigkeit bei Halbleitern, diebei Erwrmung erst wirksam wird. Gleichzeitig wird die Atombindung am Beispiel desSi-Kristalls wiederholt und gefestigt. Durch Erwrmung des Si-Kristalls verstrken sichdie Schwingungen der Atomkerne so stark, dass das Gitter gelockert wird und einzelneElektronen sich aus den Bindungen lsen. Freibewegliche Elektronen ermglichen dieelektrische Leitfhigkeit.

Der Einbau von Fremdatomen mit weniger oder mehr als 4 Auenelektronen strt dieRegelmigkeit der Atombindungen im Si-Kristall. Das Phosphor-Atom z. B. hat 5 Auen-elektronen, im Si-Kristall sind aber nur 4 Elektronen regelmig gebunden, sodass 1Elektron zustzlich im Kristall vorhanden ist und damit die elektrische Leitfhigkeit er-hht wird.

Verwendungen von Halbleitern:z. B.: Gleichrichter, Verstrker, Solarzellen, Thermoelemente usw.

77

2.13 Halbleiter Nomen est omen?LLLL ***

K

K

K

K

K

K

K

K

K

K

K

K

K

K

K

K

K

K

Erwrmung

03_zChem_5_S_047-084 27.06.2008 7:33 Uhr Seite 77