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.
