Leiter und Isolatoren
Ob ein Stoff den Strom besonders gut oder besonders schlecht leitet, dass ist u.a. von der Anzahl der frei beweglichen Ladungsträger abhängig. In dieser Einheit sollen die Ladungsträger auf Elektronen und Elektronenlücken beschränkt werden.
Leiter
Kupfer, Eisen, Silber, Gold, … leiten den Strom besonders gut.
Pro Atom existieren ein bis zwei freie Elektronen, also Ladungsträger, die am Stromfluss teilnehmen können. Die Anzahl der freien Elektronen ist vom Metall und der Gitterstruktur abhängig.
Isolator
Porzellan, PVC, Glas, Luft, … leiten den Strom fast gar nicht. Die Elektronen sind hier fest in den jeweiligen Bindungen und lassen sich nur durch sehr große Energiezufuhr lösen.
Die Anzahl der freien Ladungsträger in einem idealen Isolator ist theoretisch 0.
Halbleiter
In Halbleitern ist das Verhältnis von freien Ladungsträgern zur Anzahl der Atome deutlich geringer. Es beträgt bei Zimmertemperatur (20°C) je nach Material 1 : 100.000 bis 1 : 10.000.000.
Bei Erwärmung geraten die Atome des Kristallgitters in stärkere Schwingungen. Dabei lösen sich einige der Gitterverbände auf. Dabei gehen die starken Bindungen der Elektronen an das Gitter verloren. Die Elektronen stehen als Ladungsträger zur Verfügung.
Halbleiter sind in der 4. Hauptgruppe des PSE zu finden.
Die am häufigsten genutzten Halbleitermaterialien sind Silicium (Si) und Germanium (Ge).
