Ladungstransport
Das folgende Applet zeigt den Vorgang des Ladungsträgertransportes in einem Halbleiter mit Hilfe der Bänderdiagrammdarstellung, abhängig von der angelegten Spannung und der Lage des Ferminiveaus.
Man sieht:
- Abhängig von der Lage des Ferminiveaus handelt es sich um einen p- oder n-Typ Halbleiter mit entsprechender Konzentration der Ladungsträgerdichten (vgl. Darstellung der Trägerdichten abhängig von der Lage des Ferminiveaus).
- Bei einer Spannung von U=0V liegt das Ferminiveau überall auf gleicher Höhe, der Halbleiter ist im thermodynamischen Gleichgewicht und es fließt kein Strom durch den Halbleiter.
- Das Anlegen einer elektrischen Spannung an den Halbleiter bewirkt eine Verschiebung der Bandkanten gemäß U=-W/q, so dass das Ferminiveau innerhalb des Halbleiters nicht mehr auf energetisch gleicher Höhe liegt, was einer Störung des thermodynamischen Gleichgewichts entspricht.
- Elektronen und Löcher bewegen sich aufgrund ihrer Ladung und der Richtung des elektrischen Feldes zu den entsprechenden Polen der Spannungsquelle. In der Bänderdiagrammdarstellung haben Elektronen stets das Bestreben, "nach unten" zu fließen, da dies einer Abnahme ihrer Energie entspricht; Löcher streben entsprechend "nach oben". Bei geneigten Bandkanten stellt sich somit ein Ladungsträgertransport und damit ein Stromfluss I ein.
- Abhängig von der Art und Stärke der Dotierung (d.h. der Lage des Ferminiveaus relativ zu Wi) wird der Strom eher von Elektronen (n-Typ Halbleiter) oder von Löchern (p-Typ Halbleiter) getragen.