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Dotierte Halbleiter

Durch Dotierung lässt sich die Leitfähigkeitseigenschaft von Halbleitern ändern sowie ein weitgehend temperaturunabhängiges Verhalten.

p-Dotierte Halbleiter (Akzeptor)

- es werden 3-wertige Elemente eingebaut (z.B. B, Al)
- es ensteht ein freies Loch im Valenzband
- Löcher sind Majoritätsträger
- Elektronen sind Minoritätsträger

n-Dotierte Halbleiter (Donator)

- es werden 5-wertige Elemente eingebaut (z.B. As, P)
- es ensteht ein freies Elektron im Leitungsband
- Elektronen sind Majoritätsträger
- Löcher sind Minoritätsträger

 

Bandschema der Dotierungen

Akzeptor-Dotierung = p - Dotierung = 3-wertige Elemente

(Bild)

Donator-Dotierung = n - Dotierung = 5-wertige Elemente

(Bild)

 

Majoritätsträgerdichten

- im p-dotierten Halbleiter Löcherdichte (pp0): pp0 = NA wenn NA > ni
- im n-dotierten Halbleiter Elektronendichte (nno): nno = ND wenn ND > ni

Minoritätsträgerdichten

- im p-dotierten Halbleiter Akzeptorenkonzentration (NA) (Elektronen): np0 = ni^2 / NA
- im n-dotierten Halbleiter Donatorenkonzentration (ND) (Löcher): pn0 = ni^2 / ND

 

Ferminiveau

- ist das Energieniveau bei dem alle Zustände im TGG belegt sind

- Ferminiveau im p-dotierten Halbleiter: WFP = Wv + kBT * ln(NV / NA)
- Ferminiveau im n-dotierten Halbleiter: WFN = Wc - kBT * ln(NC / NA)

- Ferminiveau reiner Halbleiter = Liegt in der Mitte der Bandlücke
- Ferminiveau p - Halbleiter = oberhalb des Valenzbandes (WV)
- Ferminiveau n - Halbleiter = unterhalb des Leitungsbandes (WC)

(Ferminiveau Bild)

 

Raumladungszone im pn Übergang

- Weiter der Raumladungzone je nach Dotierstärke =   100 nm bis 1000 nm 

Atome

- Atome im Silizium = 0,5 * 10^23 cm^-3
- Dotieratome = 10^15    bis    10^19 cm^-3