Hallo, ich habe hier eine Erklärung zum Halleffekt in Halbleitern vorliegen. Damit habe ich aber ein Verständnisproblem: 1.: Warum wäre der Halleffekt im Besonderen wichtig, um die Beweglichkeit zu messen? Dazu reicht es doch den Widerstand mit den Ausmaßen des Plättchens zu verrechnen. Der Halleffekt hat doch damit nicht unmittelbar zu tun, anders als in der ersten Zeile suggeriert wird? 2.: Es wird der Ladungsträgertyp ermittelt, der für den Stromtransport verantwortlich ist. Soweit gehe ich mit. Aber das hat doch nichts mit N- oder P-Dotierung zu tun. Auch im P-Dotierten Halbleiter bewegen sich nur die Elektronen. Die positiven "Löcher" sind fest im Atomgitter eingebunden, bewegen sich nicht selber und folglich kann auf sie auch keine Lorenzkraft wirken. Wie soll sich dann die Hallspannung umdrehen?
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> Wie soll sich dann die Hallspannung umdrehen?
Lt. meinem Physikbuch kann man das nur quantenmechanisch erklären; also
einfach hinnehmen ...
M. M. schrieb: > Dazu reicht es doch den Widerstand mit den > Ausmaßen des Plättchens zu verrechnen. mit dem spezifischen Widerstand erhältst du nur eine Information über das Produkt aus Ladungsträgerdichte und Beweglichkeit. Mit dem Halleffekt kannst du dagegen direkt etwas zur Ladungsträgerdichte sagen ohne die Beweglichkeit kennen zu müssen. Du benötigst dazu nur Naturkonstanten und direkt messbare Größen (die Dicke des Sensors, die Größe des Steuerstroms, die Flussdichte) und kannst daraus die Dichte berechnen. M. M. schrieb: > Die positiven "Löcher" sind fest im Atomgitter > eingebunden, bewegen sich nicht selber und folglich kann auf sie auch > keine Lorenzkraft wirken. beim p-dotierten Halbleiter wird jeweils ein Elektron fest ins Atomgitter eingebunden (indem es das Dotieratom negativ auflädt). Das zugehörige Loch im Valenzband ist nicht gebunen sondern kann sich frei bewegen.
Achim S. schrieb: > Mit dem > Halleffekt kannst du dagegen direkt etwas zur Ladungsträgerdichte sagen > ohne die Beweglichkeit kennen zu müssen. Genau, also ich messe mit dem Halleffekt zuerst die Ladungsträgerdichte, messe danach den Widerstand und berechne aus beiden Messungen dann die Beweglichkeit. Alles klar, kam in dem Text anders rüber. Achim S. schrieb: > Das > zugehörige Loch im Valenzband ist nicht gebunen sondern kann sich frei > bewegen. Das ist ja der Punkt. Ein Loch bewegt sich ja nicht wirklich. Elektrofan schrieb: > Lt. meinem Physikbuch kann man das nur quantenmechanisch erklären; also > einfach hinnehmen ... Na toll. Sowas ist eher unbefriedigend...
Wobei die Erklärung vom Text ganz schön irreführend ist, wenn auf sowas nicht eingegangen wird.
...und ein Loch bewegt sich doch! Wenn das Loch von einem Elektron aufgefüllt wird, ist es weg. Es ist jetzt an der Stelle, wo das Elektron vorher war. Es wandert also entgegengesetzt zur Elektronenrichtung. Gruß - Werner
Werner H. schrieb: > Wenn das Loch von einem Elektron aufgefüllt wird, ist es weg. Ja, das Loch ist weg. Aber es kommt doch nicht auf die Illusion eines Loches an, sondern auf die Bewegung der Ladungsträger. Und alle positiven Ladungen sind nunmal im Kristall fixiert. Nur die Elektronen bewegen sich von Loch zu Loch.
PS: Ansonsten würde ich mit folgendem Gedankenexperiment ein Paradoxon bekommen. Wenn ich eine positiv geladenes Band habe und ich plaziere darauf mit kleinem Abstand (isoliert) in kleinen Containern negative Ladungen, so bewegen sich Letztere nach anlegen eines elektrischen Feldes. Wenn man nur die Container ansieht, bewegen sich diese zur positiven Elektrode. Wenn man aber die positiven Leerräume zwischen den Containern ansieht, so bewegen sich diese Löcher zur negativen Elektrode. Aber nur die Container erfahren wirklich eine Lorenzkraft.
M. M. schrieb: > Ja, das Loch ist weg. Aber es kommt doch nicht auf die Illusion eines > Loches an, sondern auf die Bewegung der Ladungsträger. Du willst sagen, Elektronen sind "reale" Teilchen mit negativer Ladung, während Löcher nur Illusionen sind? Da würde ich mal antworten: beides sind Modellvorstellungen zur Beschreibung physikalischer Phänomene. Ein Unterschied ist zugegebenermaßen, dass dir Elektronen auch außerhalb des Festkörpers begegnen können, Löcher nur innerhalb. Aber innerhalb des Halbleiters sind Löcher genau so real (bzw. genau so brauchbare Modelle) wie Elektronen. Die Quantenmechanik arbeitet fröhlich und erfolgreich auch mit anderen Quasiteilchen, die nur innerhalb des Festkörpers "real" sind (z.B. Phononen und Plasmonen). Du kannst natürlich stattdessen auch mit anderen Modellvorstellungen arbeiten, die dir mehr liegen. Ob sie besser oder schlechter sind als das Löchermodell entscheidest du am besten daran, wie gut und elegant sich damit physikalische Effekte erklären lassen (wie z.B. das Vorzeichen der Hall-Spannung ;-)
Hallo Du scheinst Probleme mit dem Begriff zu haben, wie ich ihn auch direkt mal lesen konnte: Löcherleitung. Die metallische oder halbleitende Materie besteht ja nicht nur aus irgendwie zeitweilig exponierten und im Magnetfeld richtungsändernden Elektronen. Was ist, wenn "einer die Elektronen versteckt"? Sie flitzen einfach durch Tunnel oder positiv geladene und abschirmende Minizonen? In Flussrichtung der Elektronen gibt es Lücken, es gibt keinen ungeteilten Elektronenstab, der vom Minus zum Pluspol reicht. Alles was keine Elektronen sind, ist positiv oder neutral, wenn das Material nicht elektrostatisch aufgeladen ist, vielleicht soviel positive wie negative Ladungsträger. Ich wäre auch damit einverstanden, wenn jemand sagt, positive Ladungsträger sind Influenzobjekte. Man kann dann etwas spekulieren, wie und wo die Elektronen fließen, und wie das die "Löcher" machen. Tatsache ist dabei aber, das man eine Leitfähigkeit findet, die sich im Halleffekt genau andersherum verhält als reine Elektronen, also die aus nur Elektronen. Auch am Atom, ich nehme mal eins mit Orbitalen, findet man positives und negatives in der äußersten Schale. Beispiel: Es soll ein Atom in einem Material Strom leiten. Ich gebr dem Atom mal einen Nord und Südpol, für die Richtung. Ich lege eine kleine Spannung an, so das das Elektron(heute ein Atom mit nur einem Elektron) vom Süd zu Nordpol flitzen kann. Den ganzen Raum in der Schale, wo das Elektron nicht war als es zum Nordpol flitzte, kann man als positiven Ladungsträger bezeichnen. Er ist zumindest positiver als das Elektron gewesen. Jetzt gibt es verschiedene Arten von Bindungen und Kristallgitter zwischen den Atomen oder Molekülen (halb-)leitfähigen Materials. Sind jetzt die Elektronen mehr magnetisch beeinflussbar in der Materie oder mehr die Löcher? Das bestimmt dabei die Leitfähigkeit, also n oder p Leitfähigkeit. Das ist so meine Vorstellung zu diesem Thema. MfG Matthias
M. M. schrieb: > 2.: Es wird der Ladungsträgertyp ermittelt, der für den > Stromtransport verantwortlich ist. Soweit gehe ich mit. > Aber das hat doch nichts mit N- oder P-Dotierung zu tun. Doch. Im stark p-dotierten Halbleiter gibt es nahezu keine frei beweglichen Elektronen im Leitungsband, die zum Ladungs- transport beitragen können. > Auch im P-Dotierten Halbleiter bewegen sich nur die > Elektronen. Ja - aber WELCHE Elektronen? Woher stammen sie? Aus dem Leitungsband oder aus dem Valenzband? > Die positiven "Löcher" sind fest im Atomgitter > eingebunden, Ja. > bewegen sich nicht selber Du bist nicht konsequent. Du tust so, als ob alle Elektronen zum Ladungstransport (=Stromfluss) beitragen könnten, nur weil es Elektronen sind. DAS STIMMT ABER NICHT! Es können zunächst mal nur FREI BEWEGLICHE ELEKTRONEN zum Stromfluss beitragen. Im p+-dotierten Halbleiter sind fast keine freie Elektronen vorhanden. Er müsste also noch schlechter leiten als ein eigenleitender Halbleiter. Tut er das? Wenn nicht: Welche Ladungen bewirken den Stromfluss? Freie Elektronen gibt es ja nahezu nicht...
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