Dotierung von Halbleitern
Die Dotierung ist ein Verfahren zur gezielten Veränderung der elektrischen Leitfähigkeit von Halbleitern wie Silizium oder Germanium. Dabei werden dem reinen Halbleitermaterial geringe Mengen Fremdatome hinzugefügt.
Durch Dotierung entstehen p-dotierte oder n-dotierte Halbleiter.
Reiner Halbleiter
Ein reiner (intrinsischer) Halbleiter besitzt:
- wenige frei bewegliche Ladungsträger
- eine geringe elektrische Leitfähigkeit
Beispiel: Reines Silizium bildet ein Kristallgitter mit vier Bindungen pro Atom.
n-Dotierung
Bei der n-Dotierung werden dem Halbleiter fünfwertige Atome (Donatoren) hinzugefügt.
Typische Dotierstoffe
- Phosphor (P)
- Arsen (As)
Diese Atome besitzen ein zusätzliches Elektron, das leicht beweglich ist.
Eigenschaften n-dotiert
- Elektronen sind die Mehrheitsträger
- Löcher sind Minderheitsträger
- negative Ladungsträger überwiegen
Merksatz:
n-dotiert → n wie negativ → Elektronenüberschuss
p-Dotierung
Bei der p-Dotierung werden dreiwertige Atome (Akzeptoren) eingebracht.
Typische Dotierstoffe
- Bor (B)
- Aluminium (Al)
Diese Atome erzeugen Elektronenlücken (Löcher) im Kristallgitter.
Eigenschaften p-dotiert
- Löcher sind die Mehrheitsträger
- Elektronen sind Minderheitsträger
- positive Ladungsträger überwiegen
Merksatz:
p-dotiert → p wie positiv → Löcherüberschuss
Vergleich p-dotiert und n-dotiert
| Eigenschaft | n-dotiert | p-dotiert |
|---|---|---|
| Dotierstoff | fünfwertig | dreiwertig |
| Beispiel | Phosphor | Bor |
| Mehrheitsträger | Elektronen | Löcher |
| Ladungstyp | negativ | positiv |
Bedeutung der Dotierung
Dotierte Halbleiter sind die Grundlage für:
Ohne Dotierung wäre moderne Elektronik nicht möglich.
Kurzmerksatz
Durch Dotierung wird aus einem schlecht leitenden Halbleiter ein gezielt steuerbarer elektrischer Leiter.
