Bändermodell
Einleitung
Mithilfe des Bändermodells kann das Verhalten des Halbleiters erklärt bzw. veranschaulicht werden. Dabei wird zwischen Valenzband und Leitungsband unterschieden.
Das Grundprinzip des Halbleiters kann verständlicher mittels des Halbleiter-Gitters veranschaulicht werden.
⇨ Halbleiter einfach erklärt
Zusammenfassend kann aber auch das Bändermodell verwendet werden.
Erklärung des Bändermodell
Nun haben wir bereits anschaulich das Halbleiter-Gitter betrachtet.
Bei dem reinen Halbleiter lösen sich Elektronen durch wärme aus dem Gitter und werden frei beweglich.
Bei einem dotieren Halbleiter sind durch die Dotierung die Elektronen frei beweglich.
Anders dargestellt werden kann dieses Verhalten mithilfe des Bändermodells.
Dabei wird zwischen Valenzband und Leitungsband unterschieden.
Befinden sich die Elektronen im Valenzband, bedeutet dies das die Elektronen nicht beweglich sind und noch im Halbleiter-Gitter stecken.
Durch Wärmeeinwirkung oder Dotierung können Elektronen aus dem Valenzband ist Leitungsband bewegen. Die Elektronen im Leitungsband sind entsprechend frei beweglich. Der Halbleiter wird dabei leitend.
Prinzip des Bändermodell
Beim reinen Halbleiter gilt:
Löst sich ein Elektron aus dem Halbleiter-Gitter und wird so zu einem sogenannten freien Elektron, bleibt im Halbleiter-Gitter ein Loch zurück.
So ist es auch im Bändermodell. Gelangt ein Elektron aus dem Valenzband in das Leitungsband, bleibt im Valenzband ein Loch zurück.
Aufbau des Bändermodells
Zwischen Valenzband und Leitungsband wird eine Lücke eingezeichnet. Man spricht hier vom verbotenen Zustand oder der Bandlücke.
Möchte ein Elektron vom Valenzband ins Leitungsband gelangen, muss entsprechend diese Bandlücke überwunden werden. Um die Bandlücke zu überwinden muss Energie zugeführt werden.
Vergleich
In den Grundlagen der Elektrotechnik wurde zwischen Leitern und Isolatoren unterschieden. Nun kommt ebenfalls der Halbleiter hinzu.
Beim Leiter (z.B. Metall) ist Valenzband und Leitungsband eng beieinander. Die Bandlücke ist praktisch nicht vorhanden. Die Elektronen welche sich im Material befinden, dienten direkt zum Ladungstransport.
Beim Isolator (z.B. Glas) ist Leitungsband und Valenzband weit auseinander. Die Bandlücke ist weit auseinander. Den Elektronen ist es nicht möglich die Bandlücke zu überwinden.
