3D-Video: Bändermodell in Halbleitern

Das folgende Video zeigt, wie das Bändermodell und die Gitter-Struktur eines Halbleiters (hier Silizum) zusammenhängen. Das Bändermodell ist eine zentrale Grundlage für das Verständnis von Leitungsvorgängen in Halbleitern.

Hinweis: Das Video wurde in einer HD-Qualität erstellt. Die Qualität wurde im Youtube-Player nachträglich stark reduziert. Sie können das Video unten in einer hohen Auflösung herunterladen. Um das Video hier in einer halbwegs guten Qualität abzuspielen, muss im Youtube-Player die einstellung “HD 1080p” ausgewählt werden.

Beschreibung

Im Video unternimmt man einen Flug in ein virtuelles Silizium-Kristall. Anschließend betrachtet man eine Reihe von Atomen, die per Elektron-Paar-Bindung miteinander verbunden sind. Im Bändermodell sind auf der x-Achse die Abstände der Atome aufgetragen. Das Bändermodell ist nur in Bezug auf die x-Koordinate ein räumliches Modell. Auf der y-Achse kann das Energieniveau abgelesen werden.

Überblick und Download

TitelBändermodell in Halbleitern
ZielgruppeLehrer/innen und Vortragende
LizenzFreeware (für nicht-kommerzielle Nutzung)
DownloadDownload

Didaktische Idee

Die Animation soll Lernenden mit geringen Vorkenntnissen im Bereich der Halbleiter-Technik einen Einstieg in das Bändermodell ermöglichen. Es wird ein Inhalt, der normalerweise rein mathemtisch-abstrakt hergeleitet wird, als räumliche Vorstellung wiedergegeben.

Modellgrenzen

Die y-Achse des Bändermodell steht für das Energieniveau. Es handelt sich nicht um eine Koordinate im Raum. Die x-Achse ist hingegen eine räumliche Koordinate und steht für die Abstände der Atomrümpfe.

Das 3D-Modell darf nicht zur Vorstellung führen, das Bändermodell ließe sich allein aus der Gitterstruktur eines Halbleiterkristalls ableiten.

Mitwirkende

C. Hein, S. Rikowski

Quellen

Verwendetes Werkzeug: POV-Ray: http://www.povray.org/

2 thoughts on “3D-Video: Bändermodell in Halbleitern

Leave a Reply

Your email address will not be published. Required fields are marked *