{"id":12997,"date":"2019-12-18T19:34:20","date_gmt":"2019-12-18T19:34:20","guid":{"rendered":"https:\/\/www.radiation-dosimetry.org\/was-ist-halbleiter-band-theorie-definition\/"},"modified":"2021-07-13T12:46:54","modified_gmt":"2021-07-13T12:46:54","slug":"was-ist-halbleiter-band-theorie-definition","status":"publish","type":"post","link":"http:\/\/www.radiation-dosimetry.org\/de\/was-ist-halbleiter-band-theorie-definition\/","title":{"rendered":"Was ist Halbleiter &#8211; B\u00e4ndermodell &#8211; Definition"},"content":{"rendered":"<div class=\"su-quote su-quote-style-default\">\n<div class=\"su-quote-inner su-u-clearfix su-u-trim\">Die Halbleiteraktivit\u00e4t wird durch die Energiel\u00fccke zwischen Valenz- und Leitungsband bestimmt.\u00a0Um zu verstehen, was Halbleiter ist, m\u00fcssen wir diese Begriffe definieren.\u00a0Strahlendosimetrie<\/div>\n<\/div>\n<div class=\"su-divider su-divider-style-dotted\"><\/div>\n<div class=\"lgc-column lgc-grid-parent lgc-grid-100 lgc-tablet-grid-100 lgc-mobile-grid-100 lgc-equal-heights lgc-first lgc-last\">\n<div class=\"inside-grid-column\">\n<p><strong>Halbleiter<\/strong>\u00a0sind\u00a0im Allgemeinen\u00a0anorganische oder organische Materialien, deren Leitf\u00e4higkeit von der chemischen Struktur, der Temperatur, der Beleuchtung und dem Vorhandensein von Dotierstoffen abh\u00e4ngt.\u00a0Der Name\u00a0<strong>Halbleiter<\/strong>\u00a0kommt von der Tatsache, dass diese Materialien eine\u00a0<strong>elektrische Leitf\u00e4higkeit<\/strong>\u00a0zwischen einem Metall wie Kupfer, Gold usw. und einem Isolator wie Glas aufweisen.\u00a0Sie haben eine\u00a0<strong>Energiel\u00fccke von<\/strong>\u00a0weniger als 4 eV (etwa 1 eV).\u00a0In der Festk\u00f6rperphysik ist diese Energiel\u00fccke oder Bandl\u00fccke ein Energiebereich zwischen Valenzband und Leitungsband, in dem Elektronenzust\u00e4nde verboten sind.\u00a0Im Gegensatz zu Leitern m\u00fcssen Elektronen in einem Halbleiter Energie (z. B. aus ionisierender Strahlung) gewinnen, um die Bandl\u00fccke zu \u00fcberqueren und das Leitungsband zu erreichen.\u00a0<strong>Die Eigenschaften von Halbleitern<\/strong>\u00a0werden durch die Energiel\u00fccke zwischen Valenz- und Leitungsband bestimmt.\u00a0Um zu verstehen, was Halbleiter ist, m\u00fcssen wir diese Begriffe definieren.<\/p>\n<h2>Eigenschaften von Halbleitern<\/h2>\n<p>Um den Unterschied zwischen\u00a0<strong>Metallen<\/strong>\u00a0,\u00a0<strong>Halbleitern<\/strong>\u00a0und\u00a0<strong>elektrischen Isolatoren<\/strong>\u00a0zu verstehen\u00a0, m\u00fcssen wir die folgenden Begriffe aus der Festk\u00f6rperphysik definieren:<\/p>\n<ul>\n<li><strong><a href=\"http:\/\/www.radiation-dosimetry.org\/wp-content\/uploads\/2019\/12\/Valence-Band-Conduction-Band-Band-Gap.png\"><img loading=\"lazy\" class=\"alignright wp-image-26111 lazy-loaded\" src=\"http:\/\/www.radiation-dosimetry.org\/wp-content\/uploads\/2019\/12\/Valence-Band-Conduction-Band-Band-Gap.png\" alt=\"Valenzband - Leitungsband - Bandl\u00fccke\" width=\"469\" height=\"324\" data-lazy-type=\"image\" data-src=\"http:\/\/www.radiation-dosimetry.org\/wp-content\/uploads\/2019\/12\/Valence-Band-Conduction-Band-Band-Gap.png\" \/><\/a>Valenzband<\/strong>\u00a0.\u00a0In der Festk\u00f6rperphysik sind das\u00a0<strong>Valenzband<\/strong>\u00a0und das\u00a0<strong>Leitungsband<\/strong>\u00a0die dem\u00a0<strong>Fermi-Niveau<\/strong>\u00a0am n\u00e4chsten liegenden B\u00e4nder\u00a0und bestimmen so die elektrische Leitf\u00e4higkeit des Festk\u00f6rpers.\u00a0In elektrischen Isolatoren und Halbleitern ist das Valenzband der h\u00f6chste Bereich von Elektronenenergien, in dem Elektronen normalerweise bei absoluter Nulltemperatur vorhanden sind.\u00a0Zum Beispiel hat ein\u00a0<strong>Siliziumatom<\/strong>\u00a0vierzehn Elektronen.\u00a0Im Grundzustand sind sie in der Elektronenkonfiguration\u00a0<strong>[Ne] 3s\u00a0<sup>2<\/sup>\u00a03p\u00a0<sup>2 angeordnet<\/sup><\/strong>\u00a0.\u00a0Von diesen sind\u00a0<strong>vier Valenzelektronen<\/strong>, besetzt das 3s-Orbital und zwei der 3p-Orbitale.\u00a0Die Unterscheidung zwischen den Valenz- und Leitungsb\u00e4ndern ist bei Metallen bedeutungslos, da die Leitung in einem oder mehreren teilweise gef\u00fcllten B\u00e4ndern stattfindet, die die Eigenschaften sowohl der Valenz- als auch der Leitungsb\u00e4nder annehmen.<\/li>\n<li><strong>Leitungsband<\/strong>\u00a0.\u00a0In der Festk\u00f6rperphysik sind das Valenzband und das Leitungsband die dem Fermi-Niveau am n\u00e4chsten liegenden B\u00e4nder und bestimmen so die elektrische Leitf\u00e4higkeit des Festk\u00f6rpers.\u00a0In elektrischen Isolatoren und Halbleitern ist das\u00a0<strong>Leitungsband<\/strong>\u00a0der niedrigste Bereich von\u00a0<strong>leeren elektronischen Zust\u00e4nden<\/strong>\u00a0.\u00a0In einem Diagramm der elektronischen Bandstruktur eines Materials befindet sich das Valenzband unterhalb des Fermi-Niveaus, w\u00e4hrend sich das\u00a0<strong>Leitungsband dar\u00fcber<\/strong>\u00a0befindet.\u00a0In Halbleitern k\u00f6nnen\u00a0<a href=\"https:\/\/www.nuclear-power.com\/nuclear-power\/reactor-physics\/atomic-nuclear-physics\/fundamental-particles\/what-is-electron-properties-of-electron\/\">Elektronen<\/a>\u00a0das Leitungsband erreichen, wenn sie\u00a0beispielsweise durch\u00a0<a href=\"https:\/\/www.nuclear-power.com\/nuclear-power\/reactor-physics\/atomic-nuclear-physics\/radiation\/ionizing-radiation\/\">ionisierende Strahlung\u00a0<\/a><strong>angeregt werden<\/strong>\u00a0(dh sie m\u00fcssen eine Energie erhalten, die h\u00f6her als die\u00a0<strong>E-\u00a0<\/strong><strong><sub>L\u00fccke ist)<\/sub><\/strong>).\u00a0Beispielsweise ist Diamant ein Halbleiter mit breiter Bandl\u00fccke (E\u00a0<sub>gap\u00a0<\/sub>\u00a0= 5.47 eV) mit hohem Potenzial als Material f\u00fcr elektronische Bauelemente in vielen Bauelementen.\u00a0Auf der anderen Seite hat Germanium eine kleine Bandl\u00fcckenenergie (E\u00a0<sub>Gap<\/sub>\u00a0= 0,67 eV), die es erfordert, den Detektor bei kryogenen Temperaturen zu betreiben.\u00a0Die Unterscheidung zwischen den Valenz- und Leitungsb\u00e4ndern ist bei Metallen bedeutungslos, da die Leitung in einem oder mehreren teilweise gef\u00fcllten B\u00e4ndern stattfindet, die die Eigenschaften sowohl der Valenz- als auch der Leitungsb\u00e4nder annehmen.<\/li>\n<li><strong>Band Gap<\/strong>\u00a0.\u00a0In der Festk\u00f6rperphysik ist die\u00a0<strong>Energiel\u00fccke<\/strong>\u00a0oder die\u00a0<strong>Bandl\u00fccke<\/strong>\u00a0ein Energiebereich zwischen Valenzband und Leitungsband, in dem Elektronenzust\u00e4nde verboten sind.\u00a0Im Gegensatz zu Leitern m\u00fcssen Elektronen in einem Halbleiter Energie (z. B. aus ionisierender Strahlung) gewinnen, um die Bandl\u00fccke zu \u00fcberqueren und das Leitungsband zu erreichen.\u00a0<strong>Bandl\u00fccken<\/strong>\u00a0sind nat\u00fcrlich f\u00fcr verschiedene Materialien unterschiedlich.\u00a0Beispielsweise ist Diamant ein Halbleiter mit breiter Bandl\u00fccke (E\u00a0<sub>gap\u00a0<\/sub>\u00a0= 5.47 eV) mit hohem Potenzial als Material f\u00fcr elektronische Bauelemente in vielen Bauelementen.\u00a0Auf der anderen Seite hat Germanium eine kleine Bandl\u00fcckenenergie (E\u00a0<sub>Gap<\/sub>\u00a0= 0,67 eV), die es erfordert, den Detektor bei kryogenen Temperaturen zu betreiben.<\/li>\n<li><strong>Fermi-Level<\/strong>\u00a0.\u00a0Der Begriff \u201eFerminiveau\u201c stammt aus der\u00a0<strong>Fermi-Dirac-Statistik<\/strong>\u00a0, die eine Verteilung von Partikeln \u00fcber Energiezust\u00e4nde in Systemen beschreibt, die aus Fermionen (Elektronen) bestehen, die dem\u00a0<a href=\"https:\/\/www.nuclear-power.com\/nuclear-power\/reactor-physics\/atomic-nuclear-physics\/atomic-theory\/pauli-exclusion-principle\/\">Pauli-Ausschlussprinzip folgen<\/a>\u00a0.\u00a0Da sie nicht in identischen Energiezust\u00e4nden existieren k\u00f6nnen, bezeichnet der Begriff Fermi-Pegel die Spitze der Sammlung von\u00a0<strong>Elektronenenergieniveaus<\/strong>\u00a0bei\u00a0<a href=\"https:\/\/www.nuclear-power.com\/nuclear-engineering\/thermodynamics\/thermodynamic-properties\/what-is-temperature-physics\/absolute-zero-temperature\/\">absoluter Nulltemperatur<\/a>\u00a0.\u00a0Die\u00a0<strong>Fermi-Ebene<\/strong>\u00a0ist die Oberfl\u00e4che des\u00a0<strong>Fermi-Meeres<\/strong>am absoluten Nullpunkt, wo keine Elektronen genug Energie haben, um \u00fcber die Oberfl\u00e4che zu steigen.\u00a0Bei Metallen liegt das Fermi-Niveau im hypothetischen Leitungsband, das freie Leitungselektronen erzeugt.\u00a0Bei Halbleitern liegt die Position des Fermi-Pegels innerhalb der Bandl\u00fccke, ungef\u00e4hr in der Mitte der Bandl\u00fccke.<\/li>\n<li><strong><a href=\"http:\/\/www.radiation-dosimetry.org\/wp-content\/uploads\/2019\/12\/extrinsic-doped-semiconductor-p-type-acceptor.png\"><img loading=\"lazy\" class=\"alignright wp-image-26108 lazy-loaded\" src=\"http:\/\/www.radiation-dosimetry.org\/wp-content\/uploads\/2019\/12\/extrinsic-doped-semiconductor-p-type-acceptor.png\" alt=\"extrinsisch - dotierter Halbleiter - p-Typ - Akzeptor\" width=\"569\" height=\"392\" data-lazy-type=\"image\" data-src=\"http:\/\/www.radiation-dosimetry.org\/wp-content\/uploads\/2019\/12\/extrinsic-doped-semiconductor-p-type-acceptor.png\" \/><\/a>Elektronen-Loch-Paar<\/strong>\u00a0.\u00a0<strong>Freie Ladungstr\u00e4ger<\/strong>\u00a0im Halbleiter\u00a0sind\u00a0<strong>Elektronen<\/strong>\u00a0und\u00a0<strong>Elektronenl\u00f6cher<\/strong>\u00a0(Elektron-Loch-Paare).\u00a0Elektronen und L\u00f6cher entstehen durch\u00a0<strong>Anregung von Elektronen<\/strong>\u00a0vom Valenzband zum Leitungsband.\u00a0Ein Elektronenloch (oft einfach als Loch bezeichnet) ist das Fehlen eines Elektrons an einer Stelle, an der man in einem\u00a0<a href=\"https:\/\/www.nuclear-power.com\/nuclear-power\/reactor-physics\/atomic-nuclear-physics\/atom-properties-of-atoms\/\">Atom<\/a>\u00a0existieren k\u00f6nnteoder Atomgitter.\u00a0Es ist eine der beiden Arten von Ladungstr\u00e4gern, die f\u00fcr die Erzeugung von elektrischem Strom in Halbleitermaterialien verantwortlich sind.\u00a0Da in einem normalen Atom- oder Kristallgitter die negative Ladung der Elektronen durch die positive Ladung der Atomkerne ausgeglichen wird, verbleibt beim Fehlen eines Elektrons eine positive Nettoladung am Ort des Lochs.\u00a0Positiv geladene L\u00f6cher k\u00f6nnen sich in Halbleitermaterialien von Atom zu Atom bewegen, wenn Elektronen ihre Position verlassen.\u00a0Wenn ein Elektron auf ein Loch trifft, rekombinieren sie und diese freien Ladungstr\u00e4ger verschwinden effektiv.\u00a0Die Rekombination bedeutet, dass ein Elektron, das vom Valenzband zum Leitungsband angeregt wurde, in den leeren Zustand im Valenzband zur\u00fcckf\u00e4llt, der als L\u00f6cher bekannt ist.<\/li>\n<\/ul>\n<p>Die Leitf\u00e4higkeit eines Halbleiters kann im Sinne der\u00a0<strong>Bandentheorie von Festk\u00f6rpern<\/strong>\u00a0modelliert\u00a0<strong>werden<\/strong>\u00a0.\u00a0Das Bandmodell eines Halbleiters legt nahe, dass es bei normalen Temperaturen eine begrenzte M\u00f6glichkeit gibt, dass Elektronen das Leitungsband erreichen und zur elektrischen Leitung beitragen k\u00f6nnen.\u00a0Im Halbleiter werden durch Anregung von Elektronen vom Valenzband zum Leitungsband freie Ladungstr\u00e4ger (Elektron-Loch-Paare) erzeugt.\u00a0Diese Anregung hinterlie\u00df ein Loch im Valenzband, das sich als positive Ladung verh\u00e4lt, und es entsteht ein Elektron-Loch-Paar.\u00a0L\u00f6cher k\u00f6nnen manchmal verwirrend sein, da sie nicht wie Elektronen physikalische Teilchen sind, sondern das Fehlen eines Elektrons in einem Atom.\u00a0<strong>L\u00f6cher k\u00f6nnen sich<\/strong>\u00a0in Halbleitermaterialien\u00a0<strong>von Atom zu Atom bewegen,<\/strong>\u00a0wenn Elektronen ihre Position verlassen.<\/p>\n<\/div>\n<\/div>\n<div class=\"lgc-column lgc-grid-parent lgc-grid-100 lgc-tablet-grid-100 lgc-mobile-grid-100 lgc-equal-heights lgc-first lgc-last\">\n<div class=\"inside-grid-column\">\n<div class=\"su-spoiler su-spoiler-style-default su-spoiler-icon-arrow\" data-anchor=\"References\"><\/div>\n<p>&nbsp;<\/p>\n<\/div>\n<\/div>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"<p>Die Halbleiteraktivit\u00e4t wird durch die Energiel\u00fccke zwischen Valenz- und Leitungsband bestimmt.\u00a0Um zu verstehen, was Halbleiter ist, m\u00fcssen wir diese Begriffe definieren.\u00a0Strahlendosimetrie Halbleiter\u00a0sind\u00a0im Allgemeinen\u00a0anorganische oder organische Materialien, deren Leitf\u00e4higkeit von der chemischen Struktur, der Temperatur, der Beleuchtung und dem Vorhandensein von Dotierstoffen abh\u00e4ngt.\u00a0Der Name\u00a0Halbleiter\u00a0kommt von der Tatsache, dass diese Materialien eine\u00a0elektrische Leitf\u00e4higkeit\u00a0zwischen einem Metall wie Kupfer, &#8230; <a title=\"Was ist Halbleiter &#8211; B\u00e4ndermodell &#8211; Definition\" class=\"read-more\" href=\"http:\/\/www.radiation-dosimetry.org\/de\/was-ist-halbleiter-band-theorie-definition\/\" aria-label=\"Mehr dazu unter Was ist Halbleiter &#8211; B\u00e4ndermodell &#8211; Definition\">Weiterlesen<\/a><\/p>\n","protected":false},"author":1,"featured_media":0,"comment_status":"closed","ping_status":"closed","sticky":false,"template":"","format":"standard","meta":[],"categories":[48],"tags":[],"yoast_head":"<!-- This site is optimized with the Yoast SEO plugin v15.4 - https:\/\/yoast.com\/wordpress\/plugins\/seo\/ -->\n<title>Was ist Halbleiter - B\u00e4ndermodell - Definition<\/title>\n<meta name=\"description\" content=\"Die Halbleiteraktivit\u00e4t wird durch die Energiel\u00fccke zwischen Valenz- und Leitungsband bestimmt. Um zu verstehen, was Halbleiter ist, m\u00fcssen wir diese Begriffe definieren. Strahlendosimetrie\" \/>\n<meta name=\"robots\" content=\"index, follow, max-snippet:-1, max-image-preview:large, max-video-preview:-1\" \/>\n<link rel=\"canonical\" href=\"http:\/\/www.radiation-dosimetry.org\/de\/was-ist-halbleiter-band-theorie-definition\/\" \/>\n<meta property=\"og:locale\" content=\"de_DE\" \/>\n<meta property=\"og:type\" content=\"article\" \/>\n<meta property=\"og:title\" content=\"Was ist Halbleiter - B\u00e4ndermodell - Definition\" \/>\n<meta property=\"og:description\" content=\"Die Halbleiteraktivit\u00e4t wird durch die Energiel\u00fccke zwischen Valenz- und Leitungsband bestimmt. Um zu verstehen, was Halbleiter ist, m\u00fcssen wir diese Begriffe definieren. Strahlendosimetrie\" \/>\n<meta property=\"og:url\" content=\"http:\/\/www.radiation-dosimetry.org\/de\/was-ist-halbleiter-band-theorie-definition\/\" \/>\n<meta property=\"og:site_name\" content=\"Radiation Dosimetry\" \/>\n<meta property=\"article:published_time\" content=\"2019-12-18T19:34:20+00:00\" \/>\n<meta property=\"article:modified_time\" content=\"2021-07-13T12:46:54+00:00\" \/>\n<meta property=\"og:image\" content=\"http:\/\/www.radiation-dosimetry.org\/wp-content\/uploads\/2019\/12\/Valence-Band-Conduction-Band-Band-Gap.png\" \/>\n<meta name=\"twitter:card\" content=\"summary_large_image\" \/>\n<meta name=\"twitter:label1\" content=\"Verfasst von\">\n\t<meta name=\"twitter:data1\" content=\"Nick Connor\">\n\t<meta name=\"twitter:label2\" content=\"Gesch\u00e4tzte Lesezeit\">\n\t<meta name=\"twitter:data2\" content=\"4\u00a0Minuten\">\n<script type=\"application\/ld+json\" class=\"yoast-schema-graph\">{\"@context\":\"https:\/\/schema.org\",\"@graph\":[{\"@type\":\"WebSite\",\"@id\":\"http:\/\/www.radiation-dosimetry.org\/#website\",\"url\":\"http:\/\/www.radiation-dosimetry.org\/\",\"name\":\"Radiation Dosimetry\",\"description\":\"\",\"potentialAction\":[{\"@type\":\"SearchAction\",\"target\":\"http:\/\/www.radiation-dosimetry.org\/?s={search_term_string}\",\"query-input\":\"required name=search_term_string\"}],\"inLanguage\":\"de\"},{\"@type\":\"ImageObject\",\"@id\":\"http:\/\/www.radiation-dosimetry.org\/de\/was-ist-halbleiter-band-theorie-definition\/#primaryimage\",\"inLanguage\":\"de\",\"url\":\"http:\/\/www.radiation-dosimetry.org\/wp-content\/uploads\/2019\/12\/Valence-Band-Conduction-Band-Band-Gap.png\",\"width\":917,\"height\":633,\"caption\":\"Valence Band - Conduction Band - Band Gap\"},{\"@type\":\"WebPage\",\"@id\":\"http:\/\/www.radiation-dosimetry.org\/de\/was-ist-halbleiter-band-theorie-definition\/#webpage\",\"url\":\"http:\/\/www.radiation-dosimetry.org\/de\/was-ist-halbleiter-band-theorie-definition\/\",\"name\":\"Was ist Halbleiter - B\\u00e4ndermodell - Definition\",\"isPartOf\":{\"@id\":\"http:\/\/www.radiation-dosimetry.org\/#website\"},\"primaryImageOfPage\":{\"@id\":\"http:\/\/www.radiation-dosimetry.org\/de\/was-ist-halbleiter-band-theorie-definition\/#primaryimage\"},\"datePublished\":\"2019-12-18T19:34:20+00:00\",\"dateModified\":\"2021-07-13T12:46:54+00:00\",\"author\":{\"@id\":\"http:\/\/www.radiation-dosimetry.org\/#\/schema\/person\/e8c544db9afedaec8574d6464f9398bb\"},\"description\":\"Die Halbleiteraktivit\\u00e4t wird durch die Energiel\\u00fccke zwischen Valenz- und Leitungsband bestimmt. Um zu verstehen, was Halbleiter ist, m\\u00fcssen wir diese Begriffe definieren. Strahlendosimetrie\",\"inLanguage\":\"de\",\"potentialAction\":[{\"@type\":\"ReadAction\",\"target\":[\"http:\/\/www.radiation-dosimetry.org\/de\/was-ist-halbleiter-band-theorie-definition\/\"]}]},{\"@type\":\"Person\",\"@id\":\"http:\/\/www.radiation-dosimetry.org\/#\/schema\/person\/e8c544db9afedaec8574d6464f9398bb\",\"name\":\"Nick Connor\"}]}<\/script>\n<!-- \/ Yoast SEO plugin. -->","_links":{"self":[{"href":"http:\/\/www.radiation-dosimetry.org\/de\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/12997"}],"collection":[{"href":"http:\/\/www.radiation-dosimetry.org\/de\/wp-json\/wp\/v2\/posts"}],"about":[{"href":"http:\/\/www.radiation-dosimetry.org\/de\/wp-json\/wp\/v2\/types\/post"}],"author":[{"embeddable":true,"href":"http:\/\/www.radiation-dosimetry.org\/de\/wp-json\/wp\/v2\/users\/1"}],"replies":[{"embeddable":true,"href":"http:\/\/www.radiation-dosimetry.org\/de\/wp-json\/wp\/v2\/comments?post=12997"}],"version-history":[{"count":1,"href":"http:\/\/www.radiation-dosimetry.org\/de\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/12997\/revisions"}],"predecessor-version":[{"id":23257,"href":"http:\/\/www.radiation-dosimetry.org\/de\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/12997\/revisions\/23257"}],"wp:attachment":[{"href":"http:\/\/www.radiation-dosimetry.org\/de\/wp-json\/wp\/v2\/media?parent=12997"}],"wp:term":[{"taxonomy":"category","embeddable":true,"href":"http:\/\/www.radiation-dosimetry.org\/de\/wp-json\/wp\/v2\/categories?post=12997"},{"taxonomy":"post_tag","embeddable":true,"href":"http:\/\/www.radiation-dosimetry.org\/de\/wp-json\/wp\/v2\/tags?post=12997"}],"curies":[{"name":"wp","href":"https:\/\/api.w.org\/{rel}","templated":true}]}}