Halbleiterwerkstoffe sind hauptsächlich Werkstoffe wie [[Silicium]] ([[Si]]), [[Selen]] ([[Se]]) und , [[Germanium]] ([[Ge]])und [[Graphit]]. Allen Diesen Stoffen ist gemeinsam ist, dass sie sich in der Nähe des absoluten [[Temperatur]]nullpunktes (-273°C, 0 K) wie elektrische Isolatoren (Porzellan, Keramik, [[Glas]] = sehr hoher [[spezifischer Widerstand|spezifischer elektrischer Widerstand]]) verhalten. Erst bei Erwärmung bilden sich frei bewegliche Elektronen. Da aber der spezifische elektrische Widerstand der Halbleiterwerkstoffe bei [[Raumtemperatur]] nur etwas höher ist als der von [[Kupfer]] oder [[Eisen]], zeigt sich, dass Halbleitermetalle extrem temperaturabhängig sind.
== N-Leiter und P-Leiter ==
=== N-Leiter ===
Wird [[Silicium]] mit [[Phosphor]] ([[P]]), [[Arsen]] ([[As]]) oder [[Antimon]] ([[Sb]]) "verunreinigt", besitzt es einen [[Elektronenüberschuss]]. Diese freien [[Elektron]]en können sich wie in einem metallischen Leiter frei bewegen. Dieses Fremdatom wird als Donator oder Donatoratom bezeichnet. Das Wort "Donator" kommt von dem lateinischen "donare" (schenken). Jedes Donatoratom schenkt dem Werkstoff ein zusätzliches freies AtomElektron, welches zur Entstehung eines Stroms beitragen kann. Jedes [[Elektron]], das durch Dotieren eines Atoms dem Kristall hinzugefügt wird, erhöht die Leitfähigkeit des Halbleiters. Da aber jedem [[Elektron]] im dazugehörigen Atomkern ein [[Proton]] gegenüber steht, bleibt der Halbleiterwerkstoff trotz der Dotierung elektrisch neutral bzw. [[spannung]]sfrei. Bei Anlegen einer [[Spannung]] fließt der Elektronenstrom aufgrund der überschüssigen Elektronen von Minus nach Plus. Da es sich bei den freien Elektronen um einen negativ geladenen Ladungsträger handelt, spricht man von einem n-Leiter. Häufig genutzte Donatoren sind die oben genannten Elemente. (s. Fachkunde Kfz, S. 502, Grafik) -> N-Leiter haben Elektronen als Ladungsträger.
Polt man die Diode jedoch um, wirken ebenfalls Anziehung und Abstoßung. Dieses Mal werden die Elektronen im n-dotierten Material durch die Elektronen der Spannungsquelle in Richtung Mitte verdrängt, wo sie den positiv geladenen Löchern (Loch heißt fehlendes Elektron!) sehr nahe kommen und mit nur wenig Energie d.h. Spannungsdifferenz auf eine Lochposition springen und dieses ausfüllen. Im p-dotierten Material passiert das Gleiche: Die positiv geladenen Löcher werden in Richtung Mitte gedrückt, wo sie einfach verschwinden, weil die Lochstellen von Elektronen aus der n-dotierten Seite besetzt werden, wie in Bild 3 dargestellt.
Für jedes Paar aus Elektron und Loch, das in der Mitte, der sogenannten Sperrschicht, verschwindet, kann ein weiteres Elektron in das n-dotierte Material nachfließen und wird sofort in Richtung Mitte gedrückt. Auf der anderen Seite passiert das Gleiche mit einem Loch. Doch halt: Löcher können nicht einfach durch den metallischen Anschlußdraht fließen, so wie dies im obigen Bild dargestellt ist. Aber Löcher, d.h. fehlende Elektronen, die gedanklich im Bild nach rechts fließen, bedeuten nichts anderes, als daß Elektronen in der umgekehrten Richtung fließen. Die Löcherleitung findet somit nur im p-dotierten Material statt, so daß der Löcherfluß im Anschlußdraht nur ein Denk[[modell]] ist. Die Anzahl der Elektronen im n-dotierten und die Anzahl der Löcher im p-dotierten Halbleitermaterial ist immer konstant. Dort, wo der Anschlußdraht mit dem p-dotierten Material verbunden ist, fließt ein Elektron in Richtung der positiven Spannungsquelle und hinterläßt im Halbleitermaterial daher ein Loch, wenn ein Loch in der Nähe der Sperrschicht verschwindet. Somit fließen Elektronen in das n-dotierte Material hinein. Aus dem p-dotierten Material fließen hingegen Elektronen in exakt der gleichen Anzahl hinaus. Dies bedeutet, daß ein Stromfluß stattfindet und die Diode leitet. Dies geschieht aber erst ab der Mindestspannung von 0,3 bis 0,7 Volt.
=== Zusammenfassung ===
== Verwendung, Reparatur im KFZ-Bereich ==
Sehr häufig werden Dioden als sogenannte Gleichrichterdioden verwendet. Dadurch daß Dioden Strom nur in eine Richtung durchlassen, erhält man am Ausgang einen pulsierenden Gleichstrom (in Sperrichtung betrieben ist die Ausgangsspannung Null). Es gibt jedoch noch viele weitere Anwendungen in der Elektronik, bei denen es darauf ankommt, daß sehr kleine Steuerströme nur in eine Richtung fließen können. Weitere Verwendung von Dioden: Als LED (Light Emitting Diodes) (heutzutage in fast allen KFZ verwendet), näheres in dem Artikel [[Leuchtmittel]].
Siehe auch [[Elektronische Schaltungen im KFZ]]
[[Halbleiterbauelemente: Antworten]]
[[Kategorie:Physik]][[Kategorie:Chemie]]
[[Kategorie:Fahrzeugtechnik]]
[[Kategorie:Physik]][[Kategorie:Chemie]] [[Kategorie:Lernfeld 3: Prüfen und Instandsetzen elektrischer Funktionsstörungen identifizieren und elektronischer Systemebeseitigen]]
