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dwu

Stromleitung in Metallen

Jedes Atom im Gitter stellt im Durchschnitt ein freies Elektron zur Verfügung, das sich mit hoher Geschwindigkeit an der thermischen Chaosbewegung im Gitter beteiligt. Die gebundenen Elektronen umkreisen nur den eigenen Atomkern und die Atome führen Wärmeschwingungen aus (Größenverhältnisse und Elektronenzahl nicht realistisch dargestellt). Auch wenn kein Strom fließt, bewegen sich Atome und Elektronen auf Grund der vorhandenen Wärme (oberhalb des absoluten Temperatur-Nullpunktes). Fließt zusätzlich ein Strom, so wird die thermische Chaosbewegung der freien Elektronen von der langsamen, gemeinsamen Driftbewegung mit ca. 1 mm/s vom Minuspol (Elektronenüberschuss) zum Pluspol (Elektronenmangel) überlagert, während die Atome des Metallgitters ihre Stelle beibehalten. Könnte man die freien Elektronen sehen, so wäre nach wie vor nur die Chaosbewegung erkennbar.

Simulation

dwu

Dotierte Halbleiter - Elektronik

Die n-Dotierung des Halbleiters wird durch den gezielten Einbau 5-wertiger Fremdatome (Donator-Atome z.B. Phosphor) in das reine Halbleitergitter erreicht. Die dadurch entstehenden Störstellen sorgen im Zusammenhang mit den Warmeschwingungen des Gitters für mehr kurzzeitig freie Elektronen (negative bewegliche Ladungsträger) und verringern somit den elektrischen Widerstand im Halbleiter-Gitter. Die p-Dotierung des Halbleiters wird durch den gezielten Einbau 3-wertiger Fremdatome (Akzeptor-Atome z.B. Aluminium) erreicht. Die dadurch entstehenden Störstellen sorgen im Zusammenhang mit den Warmeschwingungen des Gitters für mehr positive bewegliche Ladungsträger = Defektelektronen / Löcher, was ebenfalls den elektrischen Widerstand im Halbleiter-Gitter verringert. Die Dotierung erfolgt im Verhältnis von ca. 1 Fremdatom : 1 Million Halbleiteratome.