Ein Halbleiter ist ein Material mit einer Leitfähigkeit zwischen der eines Leiters und der eines Isolators. Silizium ist der gebräuchlichste Halbleiter, aber auch Germanium und Galliumarsenid werden verwendet. Halbleiter bilden die Grundlage moderner Elektronik. Transistoren, Dioden und integrierte Schaltkreise bestehen aus Halbleitern. Ohne sie gäbe es keine Computer, keine Smartphones und kein Internet. Die wichtigste Eigenschaft eines Halbleiters ist seine steuerbare Leitfähigkeit. Durch das Hinzufügen von Fremdatomen, ein Prozess namens Dotierung, können Ingenieure die Leitfähigkeit erhöhen oder verringern. Diese Kontrolle ermöglicht Halbleiterbauelemente.

Halbleiter besitzen eine Bandlücke, einen Energiebereich, in dem keine Elektronen existieren können. In einem Leiter ist die Bandlücke null. In einem Isolator ist sie groß. In einem Halbleiter ist sie so klein, dass Elektronen durch Wärme, Licht oder ein elektrisches Feld angeregt werden können. Wenn ein Elektron die Bandlücke durchquert, hinterlässt es ein Loch, das sich wie eine positive Ladung verhält. Sowohl Elektronen als auch Löcher transportieren Strom in einem Halbleiter. Durch Dotierung mit Phosphor werden zusätzliche Elektronen hinzugefügt, wodurch n-leitendes Material entsteht. Dotierung mit Bor fügt Löcher hinzu und erzeugt p-leitendes Material. Die Verbindung von n- und p-leitendem Material ergibt einen pn-Übergang, der die Grundlage für Dioden, Transistoren und Solarzellen bildet.

Halbleiterfakten

• Definition. Leitfähigkeit zwischen Leiter und Isolator.
• Beispiele. Silizium, Germanium, Galliumarsenid.
• Doping. Hinzufügen von Verunreinigungen zur Steuerung der Leitfähigkeit.
• n-Typ. Zusätzliche Elektronen.
• p-type. Zusätzliche Löcher.

Ein Halbleiter ist nicht dasselbe wie ein Leiter. Ein Leiter leitet leicht. Ein Halbleiter leitet nur unter bestimmten Bedingungen.