Techniklexikon

Störstellenleitung

Störleitung. Extrinsische Leitung. Engl. extrinsic conduction. Vorgang der Stromleitung in einem Halbleiter, der Störstellen enthält(Störstellenhalbleiter). S. wird hauptsächlich von Donatoren (Elektronenleitung) undoder von Akzeptoren (Löcherleitung) bewirkt. S. kann darüber hinaus auch von anderen Gitterunregelmäßigkeiten oder Störungen der idealen Kristallstruktur verursacht werden. Der Beitrag der S. zur Leitfähigkeit eines Halbleiters (Leitfähigkeit, spezifische) ist temperaturabhängig : Die Zahl der Störstellenatome, die ionisiert wird, nimmt mit steigender Temperatur immer mehr zu, bis sämtliche Störstellen ihre Ladungsträger abgegeben haben (Störstellenerschöpfung). Dies ist bereits bei relativ niedrigen Temperaturen, d. h. weit unterhalb Raumtemperatur, der Fall. Als Störstellenreserve wird derjenige Temperaturbereich bezeichnet, in dem die Dichte der Majoritätsträger exponen-tiell ansteigt. Weil der Strom außer von den Elektronen- bzw. Löcherdichten (n bzw. p) auch von den Ladungsträgerbeweglichkeiten u bzw. p abhängt, ergibt sich bei höheren Temperaturen ein geringer Abfall der Leitfähigkeit mit der Temperatur, da sich die Beweglichkeiten infolge der zunehmenden Streuprozesse verringern (Leitungsmechanismus). Festkörperphysik, elektrische Leitfähigkeit eines Halbleiters auf Grund von Dotierung. Die Dichte freier Ladungsträger und die Leitfähigkeit ist stark temperaturabhängig und lässt sich in drei Zonen unterteilen, 1. die Störstellenreserve bei tiefen Temperaturen , 2. der Bereich der Störstellenerschöpfung bei mittleren Temperaturen , 3. der Bereich bei hohen Temperaturen , in dem dann Ladungsträger direkt vom Valenzband in das Leitungsband gehoben werden können; es setzt die Eigenleitung des Materials ein. Ein besonderes Verhalten kann bei sehr stark dotierten Halbleitern auftreten. Durch die sehr grosse Zahl an locker an die Störstellen gebundenen Ladungsträgern kann sich hier ein sog. Störstellenband ausbilden, in dem sich ähnlich der metallischen Leitung die Ladungsträger relativ frei bewegen können. Die Ladungsträgerdichte und die Leitfähigkeit sind schon bei tiefen Temperaturen hoch und bleiben bis zum Einsetzen der Eigenleitung einigermassen konstant.