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Halbleitergrundlagen

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Der Name (ausgeschrieben und Abkürzung) des bekanntesten und am häufigsten eingesetzten Halbleiter ist bekannt.
Silicium Si, Germanium Ge
Es ist bekannt, wieviele Valenzelektronen dieser Halbleiter hat, also wieviel-Wertig es ist.
Silicium hat 4 Valenzelektrone, ist somit ein vierwertiges Element, da sich im Kristall eine Viererverbindung ergibt.
Der Fachbegriff "Eigenleitfähigkeit" ist bekannt und kann in einem Satz beschrieben werden. Zwei von den drei Gründen können aufgezählt und erklärt werden.
Zur Eigenleitung tragen die freien Elektronen und die entstandenen Löcher bei.

Temperatur: Je grösser die Wärme, umso stärker schwingen die Atome an ihren Plätzen. Wird diese Temperatur zu gross, können Bindungen aufreissen, Elektronen werden frei und so entsteht ein sogenanntes Loch.

Oberflächenleitfähigkeit: Da den Atomen auf der Oberfläche das 4te Nachbaratom fehlt, kann das 4te Valenzelektron zur Bildung eines Stroms dienen.

Dotierung: Obwohl man bei der Produktion mit grosser Vorsicht arbeitet, sind im Silizium immer eine gewisse Anzahl Fremdatome eingebaut. Diese Störstellen bewirken freie Ladungsträger.
Der Fachbegriff "Dotierung" ist bekannt und kann erklärt werden.
Bei der Herstellung von Halbleiterbauelementen muss das Halbleitermaterial leitfähiger gemacht werden. Dieses "Verunreinigen" nennt man Dotieren . Auf ca. 10^{6} (1'000'000) Halbleiteratome fällt 1 Fremdatom, welches den regelmässigen Kristallaufbau stört und somit die Leitfähigkeit erhöht.
Es ist bekannt, was ein n-Halbleiter und was ein p-Halbleiter ist und welche freien Ladungsträger im jeweiligen Teil vorhanden sind.
n-Halbleiter Dotieren des Halbleiters mit 5-wertigen Elementen wie Phospor. Für die Bindung an das Nachbaratom werden 4 Elektronen benötigt. 1 Elektron ist also frei: ⇒ n-Leitung, Elektronenleitung

p-Halbleiter Dotieren des Halbleiters mit 3-wertigen Elementen die Aluminium. Für die Bindung an das Nachbaratom werden Elektronen benötigt. 1 Elektron fehlt also (Loch): p-Leitung, Löcherleitung
Der Fachbegriff, wenn ein freies Elektron in ein Loch zurückgeht, ist bekannt und kann in einem Satz erklärt werden.
Elektronen wandern aus dem n-Material in das p-Material und hinterlassen eine positive Ladung. Umgekehrt wandern Löcher in das n-Material und hinterlassen eine negative Ladung. Bei diesen Verschmischungen finden sogenannte Rekombinationen statt.
Es kann erklärt werden, weshalb bei einem p-n-Übergang eine sogenannte Raumladungszone oder Diffusionsspannung entsteht.
Wird eine Quelle mit ihrem + Pol an den p-Halbleiter und mit dem - Pol an den n-Halbleiter angeschlossen, werden Löcher und Elektronen von den Polen der Quelle abgestossen und bewegen sich zur Sperrschicht. Bei genügendem "Druck" seitens der Quelle wird die Sperrschicht abgebaut und der p-n - Übergang wird leitend. Das heisst, wenn genügend hohe Spannung vorhanden ist. Bei Silizium $> 0.7 V$.
Wird die Quelle mit ihrem - Pol an den p-Halbleiter und mit dem + Pol an den n-Halbleiter angeschlossen, werden Löcher und Elektronen durch die Quelle angezoen. Die duch die Diffusion entstandene Sperrschicht wird breiter und hochohmiger. Der p-n - Übergang sperrt somit.
Die beiden Anschlüsse der Diode können korrekt benennt werden. Auch die Abkürzungen sind bekannt.
Die Anschlüsse heissen Anode und Kathode.
Es können zwei Bauteile aufgezählt werden, welche aus Halbleitermaterialien hergestellt sind.
Diode, Transistoren, Leuchtdioden, Solarzellen
Der Zweck eines Gleichrichters ist bekannt.
Gleichrichter wandeln Wechselspannung in Gleichspannung um.
Das Schema mit einem Einweggleichrichter
Der Begriff "pulsierende Gleichspannung" ist bekannt und kann mit einer Skizze erklärt werden.
Als Ausgangsspannung entsteht eine pulsierende Gleichspannung. Brückengleichrichter werden oft in Netzteilen für elektronische Geräte eingesetzt.
Die Grundfunktion eines Transformators ist bekannt. In 1-3 Sätzen kann kurz erklärt werden, was ein Transformator macht.
Ein Transformator wandelt eine Eingangswechselspannung in eine Ausgangswechselspannung um. Besteht aus einem Kern und zwei Drahtwicklungen. Primärwicklung ⇒ pulsierendes Magnetfeld
Die Grundfunktion eines Kondensators ist bekannt. In 1-3 Sätzen kann kurz erklärt werden, was ein Kondensator macht.
Kondensatoren sind Bauelemente, die elektrische Ladungen / elektrische Energie speichern können.
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