Eigenleitung

Die Eigenleitung (auch intrinsische Leitung) ist ein Begriff der Festkörperphysik, sie bezeichnet die elektrische Leitfähigkeit von undotierten (reinen) Halbleitern. Im Gegensatz dazu führen die Störstellen in dotierten Halbleitern zu einer Erhöhung der elektrischen Leitfähigkeit, hier ist die sogenannte Störstellenleitung dominant. Materialien, bei denen die Eigenleitung der bestimmende Mechanismus für die Leitfähigkeit von elektrischem Strom ist, nennt man Eigenhalbleiter (oder intrinsische Halbleiter), im Gegensatz dazu gibt es die Störstellenleiter.

Beschreibung

Leitungsmechanismen im dotierten und undotiertem Halbleiter in Abhängigkeit von der Temperatur

Die elektrische Leitfähigkeit von Materialien ist hauptsächlich durch die Verfügbarkeit von Ladungsträgern und freien Energieniveaus in den Energiebändern bestimmt, das heißt leere sowie volle Energiebänder ermöglichen keinen Ladungstransport. Am absoluten Nullpunkt (T = 0 K) steht nicht ausreichend Energie zur Verfügung um Elektronen in das Leitungsband oder auf Störstellenniveaus anzuregen, daher unterscheiden sich dotierte und undotierte Halbleiter hinsichtlich der Ladungsträgerdichte nicht. Mit zunehmender Temperatur steigt die zur Verfügung stehende Energie (z. B. der Phononen), so dass sich auch die Wahrscheinlichkeit der thermischen Anregung eines Elektrons vom Valenzband in das Leitungsband erhöht. Die Bandabstandenergie liegt bei typischen Halbleitern, wie Germanium oder Silizium, im Bereich von 0,5 bis 3,5 eV und somit meist deutlich höher als der Abstand von Valenz- oder Leitungsband zu den Störstellenniveaus (10 bis 500 meV[1]) in dotierten Halbleitern. Somit steigt die elektrische Leitfähigkeit durch Eigenleitung erst bei deutlich höheren Temperaturen als bei Störstellenleitung.

Siehe auch

Einzelnachweise

  1.  S. M. Sze: Physics of Semiconductor Devices. 2. Auflage. Wiley & Sons, 1981, ISBN 0-471-09837-X, S. 21 (Neuere Auflagen enthalten keine Übersicht für Germanium).