Ein Halbleiter ist ein Stoff mit einer Leitfähigkeit zwischen der eines Leiters und der eines Isolators. Im reinen Zustand ist es nicht sehr leitfähig, seine Leitfähigkeit kann jedoch durch Zugabe von Verunreinigungen (Dotierung) oder Änderung der Temperatur angepasst werden. Der typische Vertreter der Halbleiter ist Silizium, das in der Herstellung elektronischer Bauteile weit verbreitet ist. Die Halbleitertechnologie ist der Grundstein moderner elektronischer Geräte wie Smartphones, Computer, Digitalkameras usw., die alle auf Halbleiterchips basieren. Darüber hinaus sind Halbleiter auch im Energiebereich von großer Bedeutung, etwa als Halbleitermaterialien, die den Kern von Solarzellen bilden. Die Anwendung von Halbleitern umfasst auch LED-Beleuchtung, Sensoren für medizinische Geräte und leistungselektronische Geräte, die einen tiefgreifenden Einfluss auf die moderne Technologie und das tägliche Leben hatten.
Definition von Halbleitern
1.1 Grundkonzepte und Eigenschaften
Halbleiter sind Materialien, die zwischen Leitern und Isolatoren liegen und deren Leitfähigkeit mit der Temperatur variiert. Bei Raumtemperatur liegt der Widerstandswert eines Halbleiters zwischen einem Leiter (z. B. Kupfer oder Silber) und einem Isolator (z. B. Gummi oder Quarz). Seine Besonderheit besteht darin, dass unter bestimmten Bedingungen, wie z. B. Erhitzen oder Lichteinwirkung, seine Leitfähigkeit erhöht wird. Aufgrund dieser Eigenschaft werden Halbleiter häufig in elektronischen Geräten eingesetzt.
1.2 Vergleich mit Leitern und Isolatoren
Leiter: Bezieht sich normalerweise auf ein Metall oder eine andere Substanz mit einem sehr niedrigen Widerstandswert, die leicht Strom leiten kann. Beispielsweise betragen die Widerstandswerte von Kupfer und Silber 1,68 x 10 ^ -8 bzw. 1,59 x 10 ^ -8 Ohm pro Meter bei 20 °C.
Isolatoren: Diese Materialien haben sehr hohe Widerstandswerte und sind nahezu nicht leitend. Beispielsweise beträgt der Widerstandswert von reinem Quarz etwa 1x10 ^ 17 Ohm pro Meter.
Halbleiter: Zwischen Leitern und Isolatoren. Beispielsweise beträgt der Widerstandswert von reinem Silizium bei Raumtemperatur etwa 2,3x10^3 Ohm pro Meter, bei Lichteinwirkung oder Erwärmung nimmt sein Widerstandswert jedoch deutlich ab.
