Was sind Halbleiter?

Die technologische Entwicklung von Halbleitern

Mit dem Beginn des Kalten Krieges hat sich die hat sich Halbleitertechnik innerhalb weniger Jahre zu einer Schlüsseltechnologie des 20. Jahrhunderts entwickelt. Militär- und informationstechnische Bedürfnisse waren und sind bis heute Treiber der rapiden Entwicklungen auf diesem Gebiet, das zum Beispiel die Prozessortechnik und Datenspeicherung einschließt. Die kommerzielle Etablierung der Technologie begann mit dem ersten Taschenrechner und konnte sich über PC-Chips und Smartphones bis heute fortsetzen.

Was sind Halbleiter?

Halbleiter sind Festkörper, die sowohl Eigenschaften von Isolatoren (Nichtleitern) als auch von elektonischen Leitern besitzen. Ein Halbleiter ist ein Material, das eine elektrische Leitfähigkeit zwischen der von Leitern und Isolatoren aufweist. Im Gegensatz zu Leitern wie Metallen können Halbleiter den Stromfluss nicht ungehindert durchlassen, aber im Gegensatz zu Isolatoren wie Gummi können sie Strom in begrenztem Maße leiten. Die Leitfähigkeit dieser Ladungsträger ist stark Temperatur-abhängig: Bei Zimmertemperatur weisen sie eine elektrische Leitfähigkeit auf, in der Nähe des Temperaturnullpunktes sind sie nahezu perfekte Isolatoren. Eines der wichtigsten Halbleitermaterialien ist Silizium.

Perfekte Eigenschaften für die Elektronik-Industrie

Halbleiter haben wichtige Anwendungen in der Elektronik-Industrie, da sie als Grundlage für die Herstellung von Transistoren, Dioden und anderen elektronischen Bauteilen dienen. Diese Bauteile sind wichtige Bestandteile von vielen elektronischen Geräten wie Computern, Smartphones und Fernsehgeräten. Die Leistungsfähigkeit (Leitungsband) von Halbleitern hängt von verschiedenen Faktoren wie der Reinheit des Materials und der Dotierung mit Fremdatomen ab.

Dotierung & Anwendung von Halbleitern im Alltag

Aufgrund ihrer chemischen Eigenschaften lassen sich Halbleiter als steuerbare Schalter verwenden. Mithilfe eines Verfahrens, der sogenannten Dotierung, kann die Anordnung der Atome des Halbleiterwerkstoffes gezielt geändert und ihre Leitfähigkeit erhöht werden. Der Vorteil: Mit einem sehr geringen Spannungsaufwand können Halbleiter damit zur Steuerung des Zustandes von Bauteilen in einem System verwendet werden. Dadurch steht wiederum wesentlich mehr Spannung oder Strom für andere Bauteile zur Verfügung. Das sorgt dafür, dass sich äußerst komplexe Systeme, z.B. Computer oder Smartphones, aus sehr kleinen und langlebigen Bauteilen zusammensetzen lassen. Oder einfach gesagt: Ohne Halbleiter wäre die Entwicklung vieler moderner Technologien nicht möglich gewesen.

Weitere Informationen:

https://www.halbleiter.org/grundlagen/leiter-nichtleiter-halbleiter/

https://www.spektrum.de/lexikon/chemie/halbleiter/3914

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