Die Halbleiter

Funktionsweise der Solarzelle:

♛ Wenn Sonnenlicht auf die Solarzelle trifft, werden die Elektronen in der Zelle angeregt, sodass sie sich bewegen. ♛ Im Inneren der Zelle findet eine <a href="https://de.wikipedia.org/wiki/Wechselwirkung">Wechselwirkung</a> zwischen dem einstrahlendem Sonnenlicht und dem dotierten Halbleiter der Solarzelle statt → Elektronen werden freigesetzt.

♛ So fließt Strom, der durch Metallkontakte an beiden Seiten der Zelle abgeführt wird. ♛ Der dadurch erzeugte Strom wird über ein Stromkabel dann weiter ins Haus transportiert.

Die Eigenschaft von Halbleiterdioden, den Strom nur in einer Richtung passieren zu lassen, nutzt man zur Gleichrichtung von Wechselströmen. Die Eigenschaft von Halbleiterdioden, dass ab einer bestimmten <a href="https://de.wikipedia.org/wiki/Schwellenspannung">Schwellenspannung</a> ein Strom durch die Diode fließt, kann man auch dazu nutzen, um sich eine Spannungsquelle zu bauen, an der immer die gleiche Spannung abgegriffen werden kann. Solche Spannungsquellen bezeichnet man daher als&nbsp;<a href="https://www.elektronik-kompendium.de/sites/grd/0112232.htm">Konstantspannungsquellen</a>.

Beispiele:

Halbleiterdioden&nbsp;mit speziellen Eigenschaften <a href="https://de.wikipedia.org/wiki/Photodiode">Fotodiode</a> <a href="https://de.wikipedia.org/wiki/Kapazitätsdiode">Kapazitätsdiode</a> <a href="https://de.wikipedia.org/wiki/Leuchtdiode">Leuchtdiode</a> <a href="https://de.wikipedia.org/wiki/Tunneldiode">Tunneldiode</a> <a href="https://de.wikipedia.org/wiki/Z-Diode">Z-Diode</a> <a href="https://de.wikipedia.org/wiki/Backward-Diode">Backward-Diode</a>

befindet sich die p-Schicht am Pluspol und die n-Schicht am Minuspol. Die Elektronen wandern bei der n-Schicht in die Grenzschicht und bei der p-Schicht wandern sie zum Pluspol. Die Ladung wird mit steigender Spannung abgeschwächt und die Grenzschicht abgebaut. angelegte Spannung &gt; <a href="https://de.wikipedia.org/wiki/Schwellenspannung">Schwellenspannung</a> =&gt; Stromfluss

<a href="https://www.youtube.com/watch?v=qMzTIXZeERc">https://www.youtube.com/watch?v=qMzTIXZeERc</a> <a href="https://youtu.be/cGSck0nzlsE">https://youtu.be/cGSck0nzlsE</a> <a href="https://www.youtube.com/watch?v=xq1LkN5Hi34&amp;t=209s">https://www.youtube.com/watch?v=xq1LkN5Hi34&amp;t=209s</a> <a href="https://www.youtube.com/watch?v=cNIrrjd2KBU">https://www.youtube.com/watch?v=cNIrrjd2KBU</a>

<a href="https://de.wikipedia.org/wiki/Jack_Kilby">https://de.wikipedia.org/wiki/Jack_Kilby</a> <a href="https://www.google.com/url?sa=t&amp;rct=j&amp;q=&amp;esrc=s&amp;source=web&amp;cd=&amp;ved=2ahUKEwjr2rnkta_uAhUFSxoKHVPmCBcQFjAAegQIBRAC&amp;url=https%3A%2F%2Fde.wikipedia.org%2Fwiki%2FSilicium&amp;usg=AOvVaw3YIU6I8TuhqrtIc_CUmena">Silicium – Wikipediade.wikipedia.org › wiki › Silicium</a> <a href="https://www.google.com/url?sa=t&amp;rct=j&amp;q=&amp;esrc=s&amp;source=web&amp;cd=&amp;ved=2ahUKEwiBsqL6ta_uAhXozIUKHev8Cj0QFjAHegQIChAC&amp;url=https%3A%2F%2Fde.wikipedia.org%2Fwiki%2FGermanium&amp;usg=AOvVaw2f1k5NeYAIED4QtwzHYkli">Germanium – Wikipediade.wikipedia.org › wiki › Germanium</a> <a href="https://www.google.com/url?sa=t&amp;rct=j&amp;q=&amp;esrc=s&amp;source=web&amp;cd=&amp;ved=2ahUKEwic4_WKtq_uAhVlQUEAHUjEDXoQFjAAegQICBAC&amp;url=https%3A%2F%2Fde.wikipedia.org%2Fwiki%2FDiamant&amp;usg=AOvVaw0MC97zpEm4RAWqvcQo8fFQ">Diamant – Wikipediade.wikipedia.org › wiki › Diamant</a> <a href="https://www.leifiphysik.de/elektronik/halbleiterdiode/grundwissen/p-n-uebergang-halbleiterdiode">https://www.leifiphysik.de/elektronik/halbleiterdiode/grundwissen/p-n-uebergang-halbleiterdiode</a> <a href="https://de.wikipedia.org/wiki/Datei:Halbleiter3.PNG">https://de.wikipedia.org/wiki/Datei:Halbleiter3.PNG</a> <a href="https://de.wikipedia.org/wiki/Datei:Kennlinie_Diode_1N914.svg">https://de.wikipedia.org/wiki/Datei:Kennlinie_Diode_1N914.svg</a> <a href="https://commons.wikimedia.org/wiki/File:Photodiode-closeup.jpg">https://commons.wikimedia.org/wiki/File:Photodiode-closeup.jpg</a> <a href="https://commons.wikimedia.org/wiki/File:GE_1N3716_tunnel_diode.jpg">https://commons.wikimedia.org/wiki/File:GE_1N3716_tunnel_diode.jpg</a> <a href="https://publicdomainvectors.org/de/kostenlose-vektorgrafiken/Gr%C3%BCne-LED-Lampe/61738.html">https://publicdomainvectors.org/de/kostenlose-vektorgrafiken/Gr%C3%BCne-LED-Lampe/61738.html</a> <a href="https://commons.wikimedia.org/wiki/File:Zener_Diode.JPG">https://commons.wikimedia.org/wiki/File:Zener_Diode.JPG</a> <a href="https://de.wikipedia.org/wiki/Datei:SolarCellWithFigures_W3C.svg">https://de.wikipedia.org/wiki/Datei:SolarCellWithFigures_W3C.svg</a> <a href="https://commons.wikimedia.org/wiki/File:Swansons-law.svg">https://commons.wikimedia.org/wiki/File:Swansons-law.svg</a> <a href="https://www.leifiphysik.de/elektronik/halbleiterdiode/grundwissen/p-n-uebergang-halbleiterdiode">https://www.leifiphysik.de/elektronik/halbleiterdiode/grundwissen/p-n-uebergang-halbleiterdiode</a> <a href="https://www.lernhelfer.de/schuelerlexikon/physik/artikel/eigenleitung">https://www.lernhelfer.de/schuelerlexikon/physik/artikel/eigenleitung</a> <a href="https://123mathe.de/physik-halbleiter-in-der-elektronik">https://123mathe.de/physik-halbleiter-in-der-elektronik</a> <a href="https://www.leifiphysik.de/elektronik/halbleiterdiode/downloads/p-n-uebergang-halbleiterdiode-ventilwirkung-animation">https://www.leifiphysik.de/elektronik/halbleiterdiode/downloads/p-n-uebergang-halbleiterdiode-ventilwirkung-animation</a>

Erklärung: Der Widerstand sinkt bei steigender Temperatur und steigt bei sinkender Temperatur oder umgekehrt, je nach dem ob es sich um einen Heißleiter- oder einen Kaltleiterwiderstand handelt.

Kaltleiter, auch PTC Widerstände genannt, erhöhen ihren Widerstand bei Erhöhung der Temperatur. Heißleiter bzw. NTC Widerstände erhöhen ihren Widerstandswert bei niedrigen Temperaturen.

Beispiele für:

Kaltleiter: -Temperaturmessung -Temperaturkompensation

Heißleiter: -Motortemperaturfühler bei Kraftfahrzeugen -früher auch in&nbsp;<a href="https://de.wikipedia.org/wiki/Heizkreisregelr%C3%B6hre">Heizkreisregelröhren</a>&nbsp;

Als&nbsp;elektronische&nbsp;Bauteile sind Kaltleiter meistens aus&nbsp;halbleitenden,&nbsp;<a href="https://de.wikipedia.org/wiki/Polykristall">polykristallinen</a>&nbsp;Keramiken gefertigt, die in einem bestimmten Temperaturbereich eine&nbsp;<a href="https://de.wikipedia.org/wiki/Raumladungszone">Sperrschicht</a> an den&nbsp;<a href="https://de.wikipedia.org/wiki/Korngrenze">Korngrenzen</a>&nbsp;aufbauen

Zum Einsatz kommen mit Bindemitteln versetzte, gepresste oder gesinterte Metalloxide von Eisen, Kobalt, Kupfer, Mangan, Nickel oder Titan. In der Vergangenheit war auch die Herstellung der Heißleiter aus Urandioxid üblich.

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Die Halbleiter

<a href="bookcreator://page/qvseDUKyQUGk0MIDLg9GnQ">Definition:</a> <a href="bookcreator://page/qYHgZs8FTCalCZJHu1h1Tw">Eigenleitung - Fremdleitung:</a> <a href="bookcreator://page/ZCZK5Cr4Rr-neVS69iQ_hg">Halbleiterwiderstände:</a> <a href="bookcreator://page/uLh5KCnSTX66A6AtRDk5Ng">Halbleiterdiode:</a> <a href="bookcreator://page/Ur85XtHwST2Zh9ZyHGQmsg">Eigenschafen einer Halbleiterdiode:</a> <a href="bookcreator://page/lalysQo2Tu-hVTVgl0bVSQ">Diodenkennlinie:</a> <a href="bookcreator://page/4jNYmTNOQmqhcMtSc03rYA">Verwendung von Halbleiterdioden:</a> <a href="bookcreator://page/vcPUfmgDRw-4UnFrjuQeHg">Die Solarzelle:</a> <a href="bookcreator://page/rKWwe_TkQp2_HS4yiDq2fw">Aufbau der Solarzelle:</a> <a href="bookcreator://page/4PUSc1BcTjekCOjjOk0wXQ">Funktionsweise der Solarzelle:</a>

S.1 S.2-3 S.4 S.5 S.6-7 S.8 S.9 S.10 S.11 S.12

Am 12. September 1958 präsentierte er ein erstes Exemplar einer funktionierenden Schaltung auf einem Halbleiter

Falls du dich noch fragst, was ein Valenzband ist: Das Valenzband ist das höchste besetzte Elektronenenergieband am absoluten Nullpunkt bzw. es sind die Bänder, deren Elektronen zur chemischen Bindung beitragen.

befindet sich die n-Schicht am Pluspol und die p-Schicht am Minuspol. Bei der n-Schicht wandern die Elektronen zum Pluspol und bei der p-Schicht zum Minuspol Dadurch wird die Grenzschicht breiter und es herrscht kein Stromfluss.

Falls du dir noch ein Video zu den Halbleiterdioden ansehen möchtest, klicke auf mich.

Definition:

♛ Die Diodenkennlinie zeigt das Widerstandsverhalten der Diode bei unterschiedlichen Strömen und Spannungen an. ♛ Da die Diode je nach Polung ein unterschiedliches Verhalten aufweist, besteht das Kennlinienfeld aus einem Durchlassbereich (Diode in Durchlassrichtung) und einen Sperrbereich (Diode in Sperrrichtung). ♛ Jede Diode hat eine andere Kennlinie.

♛ Im Kennlinienfeld sind die Spannungs- und Stromverhaltensweisen einer Germanium- (Ge) und einer Silizium-Diode (Si) dargestellt. ♛ Der Durchlassbereich, in dem die Kennlinien der Diode in Durchlassrichtung betrieben wird, liegt rechts oben. ♛ Der Sperrbereich, in dem die Kennlinien der Diode in Sperrrichtung betrieben wird, liegt links unten. Die beiden anderen Felder spielen keine Rolle

<a href="https://123mathe.de/physik-halbleiter-in-der-elektronik">Eigenleitung – Fremdleitung</a>

Steigende Temperatur/Lichteinstrahlung Elektronen lösen sich aus Bindungen =&gt; Frei bewegliches Leitungselektron + Loch bzw. Defektelektron entsteht = Paarbildung &gt;&lt; Rekombination = Elektron vereinigt sich mit Loch Anlegen elektrischer Spannung an HL elektrische Kräfte Elektronen bewegen sich gegen Feldrichtung =Elektronenstrom = n-Leitung Elektronen rekombinieren und lösen sich immer wieder Sie bewegen sich dabei zum Pluspol Löcher "wandern" zum Minuspol = Löcherstrom = p-Leitung

Hier ist noch ein Video zu der Eigenleitung

Eigenleitung - Fremdleitung

Eigenleitung oder Fremdleitung bezeichnet&nbsp;die relativ geringe&nbsp;elektrische Leitfähigkeit <a href="https://de.wikipedia.org/wiki/Dotierung">undotierter</a>&nbsp;(reiner)&nbsp;Halbleiter. Materialien, bei denen die Eigenleitung der bestimmende Mechanismus für die Leitfähigkeit von&nbsp;<a href="https://de.wikipedia.org/wiki/Elektrischer_Strom">elektrischem Strom</a>&nbsp;ist, nennt man&nbsp;Eigenhalbleiter Im Gegensatz dazu führen die&nbsp;<a href="https://de.wikipedia.org/wiki/St%C3%B6rstelle">Störstellen</a>&nbsp;in dotierten Halbleitern (Störstellenleitern) zu einer Erhöhung der elektrischen Leitfähigkeit, hier dominiert die&nbsp;<a href="https://de.wikipedia.org/wiki/Halbleiter#Dotierung_und_St.C3.B6rstellenleitung">Störstellenleitung</a>.

Es ist nicht schlimm, wenn dir ein paar Wörter unbekannt sind. Klicke auf die Links, um sie dir erklären zu lassen.

♛ Es gibt Leiter, Halbleiter und Nichtleiter

Leiter: Halbleiter: Nichtleiter:

Halbleiter sind&nbsp;Festkörper, deren elektrische Leitfähigkeit zwischen der von elektrischen Leitern (&gt;10 4 S/cm) und der von Nichtleitern (&lt;10 −8 S/cm) liegt und diese sich bei Temperaturschwankungen stark verändert.

Die klassische Silizium-Solarzelle besteht aus einer ca.&nbsp;0,001mm dicken n-dotierten Schicht, welche in das ca.&nbsp;0,6mm dicke p-dotierte Silizium-Substrat eingebracht wurde. Um diesen p/n-Übergang bildet sich ein ein Bereich, in dem sich Raumladungen mit Überschuss und Mangel an Ladungsträgern gegenüberstehen, so dass diese Zone im Gleichgewichtsfall nach außen ladungsneutral erscheint. Diesen Bereich nennt man&nbsp;<a href="https://de.wikipedia.org/wiki/Raumladungszone">Raumladungszone</a>.

Solarzelle - einfach erklärt

Die n-Schicht ist so dünn, damit das Sonnenlicht besonders in der Raumladungszone am p/n-Übergang absorbiert wird. Das p-Substrat muss dick genug sein, um die tiefer eindringenden Sonnenstrahlen absorbieren zu können und um der Solarzelle mechanische Stabilität zu geben.

<a href="https://www.leifiphysik.de/elektronik/halbleiterdiode/downloads/p-n-uebergang-halbleiterdiode-ventilwirkung-animation">Halbleiterdiode:</a>

Die Halbleiterdiode ist das Grundbauelement In einer Halbleiterdiode wird der <a href="https://www.google.com/imgres?imgurl=https%3A%2F%2Fwww.elektronik-kompendium.de%2Fsites%2Fgrd%2Fbilder%2F01129723.png&amp;imgrefurl=https%3A%2F%2Fwww.elektronik-kompendium.de%2Fsites%2Fgrd%2F0112072.htm&amp;tbnid=rU46ZrWR8yTQnM&amp;vet=12ahUKEwiSwvH-kajuAhWSP-wKHSbKCmUQMygPegUIARDFAQ..i&amp;docid=ZmMDJ2YNzQHPSM&amp;w=337&amp;h=180&amp;q=pn-übergang&amp;safe=strict&amp;client=safari&amp;ved=2ahUKEwiSwvH-kajuAhWSP-wKHSbKCmUQMygPegUIARDFAQ">pn-Übergang</a> abgebildet und dessen Funktionsweise als Bauelement genutzt. Die Halbleiterdiode besteht aus einer p- und einer n-leitenden Schicht. Die Schichten sind in einem Gehäuse miteinander verbunden und mit Anschlüssen versehen. Wegen dem <a href="https://de.wikipedia.org/wiki/P-n-Übergang">pn-Übergang</a> ist eine Halbleiterdiode gepolt. Ihre Haupteigenschaft ist, den Strom nur in eine Richtung durchzulassen d.h ihre Leitfähigkeit hängt hauptsächlich von der Polung ab.

Aufbau und Schaltzeichen:

Die Dreiecksspitze zeigt die technische Stromrichtung in Durchlassrichtung an. Die Diode wird mit dem Plus-Pol an der Anode in Durchlassrichtung und mit dem Plus-Pol an der Kathode in Sperrrichtung betrieben.

1839 entdecke Alexandre Edmond Becquerel den <a href="https://www.e-genius.at/fileadmin/user_upload/photovoltaik_grundlagen/photovoltaischer_effekt.html">photovoltaischen Effekt</a>, was die Forschungen in diesem Bereich weiter vorantrieb. Solarzellen sind spezielle Halbleiterdioden, bei denen unter Lichteinfall an einem pn-Übergang ein Fotostrom entsteht. Der Vorteil von Solarzellen besteht darin, dass sie die Lichtenergie unmittelbar in elektrische Energie umwandeln.

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