Experiment: Elektrische Leitung in Halbleitern (230 V, 50/60 Hz), Basisausstattung

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Ziel: Bestimmung des Bandabstandes von Germanium

Halbleiter weisen erst bei höheren Temperaturen eine messbare elektrische Leitfähigkeit auf. Ursächlich für diese Temperaturabhängigkeit ist die Bandstruktur der elektronischen Energieniveaus mit einem Valenzband, einem Leitungsband und einer Zwischenzone, die bei reinem undotiertem Halbleitermaterial nicht mit Elektronen besetzt werden kann. Mit zunehmender Temperatur werden immer mehr Elektronen thermisch aus dem Valenzband ins Leitungsband aktiviert und hinterlassen „Löcher“ im Valenzband. Die Löcher bewegen sich unter dem Einfluss eines elektrischen Feldes wie positiv geladene Teilchen und tragen ebenso wie die Elektronen zur Stromdichte bei. Zur Bestimmung der Leitfähigkeit in reinem, undotiertem Germanium wird im Experiment ein konstanter Strom durch den Kristall geschickt und in Abhängigkeit von der Temperatur der korrespondierende Spannungsabfall gemessen. Die Messdaten lassen sich in guter Näherung durch eine Exponentialfunktion beschreiben, in der der Bandabstand als Parameter auftaucht.

Zusätzlich empfehlenswert: Erweiterung UE6020100S-230.