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Dotierte Halbleiter: Elektrisch neutral - eine Erklärung

In Physik sprechen Lehrer häufig dotierte Halbleiter an. Diese sind nach außen elektrisch neutral. Aber was bedeutet das?

Bei Solarzellen werden häufig dotierte Halbleiter eingesetzt.
Bei Solarzellen werden häufig dotierte Halbleiter eingesetzt.

Wie funktionieren dotierte Halbleiter

  • Bei einem dotierten Halbleiter werden künstlich Fremdatome in den Halbleiter eingebracht. Dadurch wird eine andere Leitfähigkeit erreicht. Häufig wird als Halbleiter Silizium verwendet. Dieser Halbleiter kann mit Stoffen wie Aluminium oder Arsen elektrisch dotiert werden. Wichtig ist, dass diese Stoffe ein Außenelektron weniger bzw. mehr besitzen als Silizium. Trotzdem ist der dotierte Halbleiter nach außen elektrisch neutral.
  • Eine Dotierung wird n-Dotierung genannt, wenn das Dotierelement ein Außenelektron mehr als der Halbleiter besitzt. Das Dotierelement wird Elektronendonator genannt, da es ein Elektron abgibt. Durch die Abgabe eines negativ geladenen Elektrons besitzt das Dotierelement eine positive Ladung. Die Leitfähigkeit an sich lässt sich also auf freie Elektronen zurückführen. Da die Leitfähigkeit auf negative Elektronen zurückgeführt wird, nennt man es n-Dotierung.
  • Eine Dotierung wird p-Dotierung genannt, wenn das Dotierelement ein Außenelektron weniger als der Halbleiter besitzt. Dadurch kann das Element folglich ein Außenelektron aufnehmen, wodurch ein positives Loch entsteht. Hier bewegen sich also scheinbar die Löcher gegen die Elektronenbewegung. Da die Leitfähigkeit auf positive Löcher zurückgeführt wird, nennt man es p-Dotierung.

Der dotierte Halbleiter ist elektrisch neutral

  • Dotierte Halbleiter bestehen also immer aus einer p- und einer n-Dotierung. Wie oben beschrieben besitzt das Dotierelement hier bei einer n-Dotierung eine positive Ladung. Bei einer p-Dotierung hat das Dotierelement allerdings eine negative Ladung, da es ein negatives Elektron aufnimmt.
  • Also gibt es jeweils gleich viele positive und negative Elementarladungen. Wenn Sie dotierte Halbleiter von außen betrachten, sind diese folglich elektrisch neutral. Die positiven Ladungen und die negativen Ladungen gleichen sich gegenseitig aus.
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