Einbau von Fremdatomen der 5. Hauptgruppe

Präsentation zum Thema: "Einbau von Fremdatomen der 5. Hauptgruppe"—  Präsentation transkript:

1 Einbau von Fremdatomen der 5. Hauptgruppe
Si Si Si Si Si Si Si Si Phosphoratome haben 5 Außenelektronen. P

2 Einbau von Fremdatomen der 5. Hauptgruppe
Si Si Si Si Si Si Si Ein Si-Atom wird durch ein P-Atom ersetzt. Dieser Vorgang heißt Dotieren. P

3 Einbau von Fremdatomen der 5. Hauptgruppe
Si P Si Si Si Si Si Si Ein Elektron ( ) des P-Atoms ist nicht an der Bindung beteiligt und somit frei beweglich.

4 Einbau von Fremdatomen der 5. Hauptgruppe
Ein Elektron ( ) des P-Atoms ist nicht an der Bindung beteiligt und somit frei beweglich.

5 Einbau von Fremdatomen der 5. Hauptgruppe
Ein Elektron ( ) jedes P-Atoms ist nicht an der Bindung beteiligt. Somit gibt es zusätzliche freie Elektronen.

6 Einbau von Fremdatomen der 5. Hauptgruppe
Entfernen sich diese Elektronen ( ) von den Phosphoratomen, so bleibt eine ortsfeste positive Ladung ( ) beim P-Atom übrig.

7 Einbau von Fremdatomen der 5. Hauptgruppe
Zur besseren Übersicht sind jetzt die Bindungselektronen ausgeblendet.

8 Einbau von Fremdatomen der 5. Hauptgruppe
+ - Legt man eine Spannung an, so tragen jetzt erheblich mehr Elektronen (n-Leitung) als Löcher (p-Leitung) zum Stromfluss bei.

9 Einbau von Fremdatomen der 5. Hauptgruppe
+ - Zur besseren Übersicht über die elektrischen Ladungen sind jetzt noch die Si-Gitterbausteine ausgeblendet .

10 Einbau von Fremdatomen der 5. Hauptgruppe
+ - Da die Anzahl der Elektronen ( ) , die durch Dotierung hinzugefügt werden, tatsächlich deutlich größer ist als die der Elektronen ( ) und Löcher ( ) durch Eigenleitung, werden diese auch noch ausgeblendet.

11 Einbau von Fremdatomen der 5. Hauptgruppe
+ - Da die Anzahl der Elektronen ( ) , die durch Dotierung hinzugefügt werden, tatsächlich deutlich größer ist als die der Elektronen ( ) und Löcher ( ) durch Eigenleitung, werden diese auch noch ausgeblendet.

12 Einbau von Fremdatomen der 5. Hauptgruppe
+ - Im wesentlichen bewegen sich also bei der Dotierung mit Phosphor Elektronen ( ) im Bereich ortsfester positiver Ladungen ( ). Es liegt n-Leitung vor.

13 Einbau von Fremdatomen der 5. Hauptgruppe
+ - Im wesentlichen bewegen sich also bei der Dotierung mit Phosphor Elektronen ( ) im Bereich ortsfester positiver Ladungen ( ). Es liegt n-Leitung vor.

14 Einbau von Fremdatomen der 5. Hauptgruppe
+ - Im wesentlichen bewegen sich also bei der Dotierung mit Phosphor Elektronen ( ) im Bereich ortsfester positiver Ladungen ( ). Es liegt n-Leitung vor.

15 Einbau von Fremdatomen der 5. Hauptgruppe
+ - Im wesentlichen bewegen sich also bei der Dotierung mit Phosphor Elektronen ( ) im Bereich ortsfester positiver Ladungen ( ). Es liegt n-Leitung vor.

16 Einbau von Fremdatomen der 5. Hauptgruppe
+ - Im wesentlichen bewegen sich also bei der Dotierung mit Phosphor Elektronen ( ) im Bereich ortsfester positiver Ladungen ( ). Es liegt n-Leitung vor.

17 Einbau von Fremdatomen der 3. Hauptgruppe
Si Si Si Si Si Si Si Si Es ist auch möglich, mit Atomen der 3. Hauptgruppe mit nur 3 Außenelektronen zu dotieren, z. B. mit Bor. B

18 Einbau von Fremdatomen der 3. Hauptgruppe
Si Si Si Si Si Si Si Ein Si-Atom wird entfernt B

19 Einbau von Fremdatomen der 3. Hauptgruppe
Si B Si Si Si Si Si Si Ein Si-Atom wird entfernt und durch ein B-Atom ersetzt.

20 Einbau von Fremdatomen der 3. Hauptgruppe
Si B Si Si Si Si Si Si Ein durch Wärmeschwingung freigewordenes Elektron eines Si-Atoms ( ) ersetzt das fehlende Bindungselektron des B-Atoms.

21 Einbau von Fremdatomen der 3. Hauptgruppe
Si B Si Si Si Si Si Si Somit entsteht ein weiteres Loch ( ). Si

22 Einbau von Fremdatomen der 3. Hauptgruppe
Si B Si Si Si Si Si Si Das Bindungselektron ist ortsfest, es gibt also jetzt eine ortsfeste negative Ladung ( ) und zusätzlich ein bewegliches Loch ( ). Si

23 Einbau von Fremdatomen der 3. Hauptgruppe
Betrachtung eines größeren Gitterbereichs.

24 Einbau von Fremdatomen der 3. Hauptgruppe
Betrachtung eines größeren Gitterbereichs.

25 Einbau von Fremdatomen der 3. Hauptgruppe
Interessant sind wieder die Bereiche mit elektrischen Ladungen, da nur sie zum Stromfluss beitragen.

26 Einbau von Fremdatomen der 3. Hauptgruppe
Ausblenden der festen Bindungselektronen,

27 Einbau von Fremdatomen der 3. Hauptgruppe
Ausblenden der festen Bindungselektronen und der Si-Atome mit 4 Bindungselektronen,

28 Einbau von Fremdatomen der 3. Hauptgruppe
Ausblenden der festen Bindungselektronen und der Si-Atome mit 4 Bindungselektronen, sowie der B-Atome.

29 Einbau von Fremdatomen der 3. Hauptgruppe
Übrig bleiben ortsfeste negative Ladungen ( ), Löcher ( ) sowie freie Elektronen ( ) aufgrund der Eigenleitung und die neu entstandenen Löcher durch Dotierung ( ).

30 Einbau von Fremdatomen der 3. Hauptgruppe
+ - Beim Anlegen einer Spannung bewegen sich nun erheblich mehr Löcher nach rechts als Elektronen nach links. Es überwiegt die p-Leitung

31 Einbau von Fremdatomen der 3. Hauptgruppe
+ - Da die Anzahl der Löcher ( ) , die durch Dotierung hinzugefügt wurden, tatsächlich deutlich größer ist als die der Löcher ( ) und Elektronen ( ) durch Eigenleitung, werden diese auch noch ausgeblendet.

32 Einbau von Fremdatomen der 3. Hauptgruppe
+ - Im wesentlichen bewegen sich also bei der Dotierung mit Bor Löcher ( ) im Bereich ortsfester negativer Ladungen ( ). Es liegt p-Leitung vor.

33 Einbau von Fremdatomen der 3. Hauptgruppe
+ - Im wesentlichen bewegen sich also bei der Dotierung mit Bor Löcher ( ) im Bereich ortsfester negativer Ladungen ( ). Es liegt p-Leitung vor.

34 Einbau von Fremdatomen der 3. Hauptgruppe
+ - Im wesentlichen bewegen sich also bei der Dotierung mit Bor Löcher ( ) im Bereich ortsfester negativer Ladungen ( ). Es liegt p-Leitung vor.

35 Einbau von Fremdatomen der 3. Hauptgruppe
+ - Im wesentlichen bewegen sich also bei der Dotierung mit Bor Löcher ( ) im Bereich ortsfester negativer Ladungen ( ). Es liegt p-Leitung vor.

36 Einbau von Fremdatomen der 3. Hauptgruppe
+ - Im wesentlichen bewegen sich also bei der Dotierung mit Bor Löcher ( ) im Bereich ortsfester negativer Ladungen ( ). Es liegt p-Leitung vor.