Strom aus Licht - Institut für naturwissenschaftliche Grundlagen

Anhang 1: Tests Z 1.6
Lösungen zum Test für Kapitel 3
Test-Aufgabe 3.1
a) (K3) Selen hat - wie Sauerstoff - 6 Valenzelektronen. Ein typischer Element-Halbleiter
soll, wie Si und Ge, vier Valenzelektronen haben, damit mit den vier nächsten Nachbarn
Elektronenpaarbindungen eingegangen werden können. Das Beispiel des C zeigt jedoch, dass die
Kristallstruktur auch eine Rolle spielt.
b) (K2) Durch die Temperaturbewegung werden mehr und mehr Elektronenpaarbindungen
aufgebrochen. Die dadurch entstehenden Elektronen und Löcher erhöhen die Leitfähigkeit.
Test-Aufgabe 3.2
a) (K2) In einem Halbleiterkristall wird etwa jedes 100'000ste Atom durch ein fünfwertiges
ersetzt. Beispiel: Phosphor anstatt Silizium. Das P-Atom braucht nur 4 seiner Valenzelektronen
für die Elektronenpaarbindungen an die nächsten Nachbarn. Das 5. Elektron ist praktisch frei
und erhöht die Leitfähigkeit. Fest im Kristall bleibt das P + zurück.
b) (K1) Ein Elektron füllt ein Loch. Dabei wird Energie frei.
c) (K2) Von aussen muss eine Spannung an den pn-Übergang gelegt werden: Plus am p- und
Minus am n-Halbleiter. Die Spannung muss so gross sein, dass die Verarmungszone aufgefüllt
und das innere Feld überwunden wird.
Test-Aufgabe 3.3
+
-
a) (K2)
HL-Diode in Sperrichtung
b) (K5) Der Dreck wirkt in unkontrollierbarer Weise als Akzeptor oder als Donator: Ist
beispielsweise ein Aluminium-Atom in der Verarmungszone des n-Halbleiters, dann liefert es
ein Loch. Eine äussere Spannung, die für den pn-Übergang in Sperrichtung angelegt ist, wirkt für
dieses Loch in Durchlassrichtung. Es trägt zum Leckstrom bei. Gegengleich wirkt beispielsweise
ein Sauerstoff-Atom im p-Halbleiter.
ETH-Leitprogramm Physik
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