Halbleiter-Bauelemente
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Unter dem Oberbegriff der Halbleiter-Bauelemente, versteht man Bauteile, welche aus einem Material hergestellt wurden, welches nur unter ganz bestimmten Bedingungen elektrisch leitend ist. Üblicherweise wird hierfür Silizium verwendet.
Um die elektrische Besonderheit von Silizium zu verstehen, muss man sich dessen atomaren Aufbau genauer ansehen.
Üblicherweise haben Atome eben so viele Protonen im Kern, wie Elektronen in der Hülle. Protonen sind die positiven Ladungsträger, Elektronen die negativen. Ist deren Anzahl im Atom identisch, ist die Gesamtheit der Ladung vom einzelnen Atom ausgeglichen.
Dieses ist der natürliche Zustand eines jeden Atoms. Ist dieses Gleichgewicht nicht vorhanden, hat man eine elektrische Spannung, welche in einem normalen Leiter, wie zum Beispiel Kupfer, die Elektronen in Bewegung setzen würde, solange bis die Ladung ausgeglichen ist und alle Atome wieder ihren neutralen Zustand erreicht haben. In diesem Punkt unterscheidet sich Silizium allerdings von Kupfer. Hier findet nicht automatisch ein Austausch von Elektronen zwischen benachbarten Atomen statt. Ein Silizium-Atom kann daher durchaus in einem positiv oder negativ geladenen Zustand verweilen. Erst durch äußere Umstände, wenn man beispielsweise eine zusätzliche Spannungsquelle anschließt, würde hier ein Elektronenfluss stattfinden.
Fehlt einem Silizium-Atom ein Elektron, ist seine gesamte Ladung positiv, weil eben die Protonen im Kern überwiegen. Häuft man solche Atome in einer Schicht aus Silizium an, spricht man von einer P-dotierten Schicht, oder auch P-Schicht. Anders herum, haben die Atome einer Silizium-Schicht ein Elektron zu viel, und deren Ladung ist negativ, spricht man von einer N-Schicht. Kombiniert man nun beide Schichten miteinander, indem man sie übereinander legt, ergeben sich spannende elektrische Eigenschaften. Diese lassen sich nutzen um eine Vielzahl von elektrischen Halbleiter-Bauelementen herzustellen, welche aus der heutigen Welt nicht mehr wegzugdenken wären.
Im folgenden werden wir auf einige dieser Halbleiter-Bauelemente genauer eingehen und deren Funktion genauer erläutern: