Leiter und Isolatoren Schule Physik Experimente

Leiter und Isolatoren

Ob ein Stoff den Strom besonders gut oder besonders schlecht leitet, dass ist u.a. von der Anzahl der frei beweglichen Ladungsträger abhängig. In dieser Einheit sollen die Ladungsträger auf Elektronen und Elektronenlücken beschränkt werden.

Leiter (Kupfer, Eisen, Silber, Gold, ...) leiten den Strom besonders gut. Pro Atom existieren ein bis zwei freie Elektronen, also Ladungsträger, die am Stromfluss teilnehmen können. Die Anzahl der freien Elektronen ist vom Metall und der Gitterstruktur abhängig. In Halbleitern ist das Verhältnis von freien Ladungsträgern zur Anzahl der Atome deutlich geringer. Es beträgt bei Zimmertemperatur (20°C) je nach Material 1 : 100.000 bis 1 : 10.000.000. Bei Erwärmung geraten die Atome des Kristallgitters in stärkere Schwingungen. Dabei lösen sich einige der Gitterverbände auf. Dabei gehen die starken Bindungen der Elektronen an das Gitter verloren. Die Elektronen stehen als Ladungsträger zur Verfügung.
Isolatoren (Porzellan, PVC, Luft, ...) leiten den Strom fast gar nicht. Die Anzahl der freien Ladungsträger in einem idealen Isolator ist praktisch 0.