halbleitend

Halbleitend ist ein Zustand oder Material, dessen elektrische Leitfähigkeit zwischen der von Leitern und Nichtleitern liegt. Halbleitende Eigenschaften hängen stark von äußeren Bedingungen ab, insbesondere Temperatur, Dotierung, Beleuchtung und elektrischer Feldstärke. Halbleiter bilden die Grundlage moderner Elektronik und finden sich in fast allen elektronischen Bauelementen.

Die Elektronenstruktur von Halbleitern weist typischerweise eine Bandlücke zwischen Valenzband und Leitungsband auf. Intrinsische Halbleiter haben eine geringe Leitfähigkeit, die jedoch mit zunehmender Temperatur zunimmt. Durch Dotierung mit Donator-Atomen entsteht n-Typ-Halbleiter, der mehr Elektronen als Löcher besitzt; Dotierung mit Akzeptor-Atomen ergibt p-Typ-Halbleiter mit überwiegend Löchern. Diese differenzierte Ladungsträgerverteilung ermöglicht verschiedene Bauelemente wie Dioden und Transistoren.

Zusätzlich kann die Leitfähigkeit durch Licht oder andere Anregung erhöht werden, da Photonen Elektronen-Loch-Paare erzeugen können. Wichtige Größen sind Bandabstand (Bandgap), Trägermobilität und die Temperaturabhängigkeit der Leitfähigkeit.

Typische Anwendungen sind Dioden, Transistoren (BJT, FET), Solarzellen, Sensoren und integrierte Schaltungen. Wichtige Materialklassen sind elementare Halbleiter wie Silizium und Germanium, Verbindungshalbleiter wie Galliumarsenid (GaAs) oder Indiumphosphid (InP) sowie organische Halbleiter, die in flexibler Elektronik genutzt werden.

Herstellungstechniken umfassen Kristallzüchtung (Czochralski-Verfahren, Verneuil-Verfahren) und epitaktisches Wachstum (MBE, CVD) zur Erzeugung homogener Kristalle oder Schichtstrukturen. Zentrale Kennwerte sind Bandgap, Ladungsträgermobilität und Temperaturverhalten.