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TFH Berlin Grundlagen der Elektrotechnik I Prof. Dr. Suchaneck

mm²

31 Gallium Ga 2 8 18 3 p-Dot.

32 Germanium Ge 2 8 18 4 Halbleiter

33 Arsen As 2 8 18 5 n-Dot.

47 Silber Ag 2 8 18 18 1 Metall

79 Gold Au 2 8 18 32 18 1 Metall

Erkenntnisse:

Metalle sind gute elektrische Leiter. (sog. Kupfergruppe: Silber, Gold, Kupfer),

erkennbar auch durch 18-1 Anordnung ÷ die 18er Schale bildet mit Nachbaratom Kristall-

gitter.

Ca. 10

Elektronen/cm³ (ein Elektron je Atom) sind Leitungselektronen

÷ Ladungsträger mit der Ladung e (freie Elektronen).

Nichtleiter können kaum freie Ladungsträger zur Verfügung stellen z.B. Edelgase, Kunst-

stoffe, Glas, reines Wasser. Die Elektronen haben feste Bindungen, vollständige Schalen.

Nichtleiter können leitfähig werden, wenn hohe Energien von außen zugeführt werden, z.B.

Wärme ÷ Atom-, Molekülschwingungen

Strahlung ÷ Elektronenanregung

Feldstärke ÷ Feldkräfte reißen Bindungen auf

Halbleiter besitzen im reinsten Zustand fast keine freien Ladungsträger (Eigenleitung)

÷ erhöhte Leitfähigkeit durch Einlagern von Fremdatomen (Dotierung)

höherwertig n-Material

niederwertig p-Material (Störstellenleitung)

z.B. Silizium, Germanium, Selen

Ionen

Elektronen des neutralen Atom fehlen ÷ positiv geladenes Ion (Kation)

zusätzliche Elektronen am neutralen Atom angelagert ÷ negativ geladenes Ion (Anion)

2.2 Elektrischer Strom

Die Größe (Stärke) der elektrischen Strömung ist als elektrische Stromstärke I (oder i) de-

finiert.

[I]=A (Ampere)

Der Strom I ist die Ladungsmenge Q, die pro Zeiteinheit den Leiterquerschnitt durchströmt.

Vorausgesetzt: Strom zeitlich konstant und gleichmäßig über den Querschnitt verteilt

L Gleichstrom.

Sonst muss der Skineffekt beachtet werden (Stromverdrängung).

Stromdichte S

A=Leiterquerschnitt

übliche Werte für Kupfer 1... 10 , je nach Wärmeableitung (VDE 0100).

[S]'

mm²

1 2 ... 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 ... 108 109

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