Halbleiter

... sind Materialien, die den elektrischen Strom "halb gut" leiten:



Wird an Germanium, Silizium (4-wertig) Spannung angelegt, so werden einzelne Elektronen losgerissen (4 der 32 Elektronen bilden in der äußeren Schale mit den Elektronen der Nachbaratome Oktette.). Es entsteht ein Elektronenstrom und in Gegenrichtung ein Löcherstrom aus sogenannten Defektelektronen.

Mit 5-wertigem Arsen bzw. mit 3-wertigem Indium kann der Halbleiter dotiert (verunreinigt) werden, sodass man zwar immer noch ein elektrisch neutrales Material hat, jedoch in Bezug auf das Oktett gibt es ein überschüssiges Elektron bzw. Defektelektron. Die elektrische Leitfähigkeit wird durch die Dotierung also erhöht.





Bringt man positiv dotierte (mit Indium) und negativ dotierte (mit Arsen) Halbleiter zusammen, so erhält man eine Diode, da sich an der Grenze eine Sperrschicht ausbildet, die nur in einer Richtung durchlässig ist.



Elektronen aus der n-Schicht diffundieren zu den Defektelektronen der p-Schicht, der n-Schicht fehlen also Elektronen, sie wird positiv, die p-Schicht hat mehr Elektronen als der Elektronenzahl in den Atomkernen entspricht, sie wird also negativ und verhindert somit ein weiteres Diffundieren. Es stellt sich ein Gleichgewicht ein. Nur eine geeignete Polung der angelegten Spannung lässt Strom fließen, man hat eine DIODE, d. h. ein elektrisches Schaltelement, das nur in einer Richtung stromdurchlässig ist.