Eigenleitung

In Halbleitermaterialien, die völlig von Verunreinigungen frei sind, basiert der elektrische Leitungsvorgang ausschließlich auf der Eigenleitung. Die Eigenleitung setzt sich aus zwei Anteilen zusammen der Leitung durch freie Elektronen und der Leitung durch Defektelektronen (Löcher).

Die Eigenleitung ist bei Zimmertemperatur oft sehr gering, da sich nur wenige freie Elektronen und die von ihnen im Kristallverband zurückgelassenen Fehlstellen im Halbleiter befinden. Durch gezieltes Einbringen von Fremdatomen lässt sich die Leitfähigkeit des Halbleiters merklich erhöhen. In diesem Fall setzt sich der Leitungsvorgang aus der Eigenleitung und der durch die anderen Atome verursachten Störstellenleitung zusammen. Welcher von beiden Anteilen überwiegt, hängt von den Umgebungsbedingungen ab. Als Faustregel kann man davon ausgehen, dass bei sehr hohen Temperaturen stets die Eigenleitung im Halbleiter die Störstellenleitung deutlich übersteigt. Bei niedrigen Temperaturen findet überwiegend Störstellenleitung im Halbleitermaterial statt.

Da die Eigenleitung durch freie Elektronen und Löcher bewirkt wird, hat man bei der Untersuchung des ohmschen Widerstandes von Halbleitern die unterschiedliche Beweglichkeit von Elektronen und Löchern zu beachten, man darf also nicht davon ausgehen, dass wegen der doppelten Anzahl von Ladungsträgern (Elektronen und Löcher) der Widerstand auch nur halb so groß wäre. Die freien Elektronen sind wesentlich beweglicher als die Löcher, das heißt, sie gelangen wesentlich schneller zur positiven Elektrode als die Löcher zur negativen Elektrode. Daher tragen die Elektronen auch mehr zur Eigenleitung bei als die Löcher. Außerdem hat man zu beachten, dass ein Teil der Löcher freie Elektronen einfängt - man bezeichnet diesen Vorgang als Rekombination - und damit Ladungsträger für den weiteren Leitungsprozess verloren gehen.