3B Scientific Air Cushion Plate - Handbuch (Seite 47)

47
Physikalische Experimente auf dem Luftkissentisch
richtete Bewegung der Schwebekörper überla-
gert. Eine Vergrößerung der Geschwindigkeit
bewirkt, daß auch einige gebundene Schwebe-
körper ihre Plätze verlassen.
Deutung:
In einem Halbleiter mit n-Leitung sind bereits bei
niedrigen Temperaturen wanderungsfähige Ele-
ktronen vorhanden. Wird eine Spannung ange-
legt, so fließt ein Strom; der Strom wird von die-
sen Elektronen hervorgerufen. Bei höheren Tem-
peraturen werden weitere Elektronen für den
Ladungstransport freigesetzt.
2.4.13 Elektrischer Leitungsvorgang in einem
Halbleiter —p-Leitung (nachgebildet
durch mechanische Kräfte)
Geräte:
Luftkissentisch mit Gebläse
Tageslichtprojektor
magnetische Barriere, lang
2 Stück
magnetische Barriere, kurz 2 Stück
Haltevorrichtung l Stück
Gittermodell l Stück
Manipulierstab l Stück
Schwebekörper, rot 22 Stück
Modellierung:
Realobjekt Modell
Teil eines Halbleiters Experimentierfläche
des Luftkissentisches
Kristallgitter des Gittermodell
Halbleiters
positive Ionen des
Gittermagnete
Halbleiters
Elektronen
Schwebekörper
Stärke des Neigung der
elektrischen Feldes Experimentierfläche
Durchführung:
Man richtet den Luftkissentisch horizontal aus
und ordnet die magnetischen Barrieren an. Auf
die Experimentierfläche verteilt man gleichmä-
ßig die 22 Schwebekörper, befestigt die Halte-
vorrichtung und hängt das Gittermodell ein. Sei-
ne Höhe wird auf einen mittleren Wert eingestellt.
Man erhöht die Leistung des Gebläses so weit,
daß die Schwebekörper sicher abheben. Dann
neigt man die Experimentierfläche. Anordnung
und Bewegung der Schwebekörper werden beo-
bachtet. Das Experiment wird mit größerer Ge-
schwindigkeit der Schwebekörper wiederholt.
Ergebnis:
Die Schwebekörper sind an die Magnete des
Gittermodells gebunden. Einige Plätze bleiben je-
doch frei. Durch das Überwechseln benachbar-
ter Schwebekörper in freie Plätze bewegen sich
die Leerstellen. Die Neigung der Experimentier-
fläche führt zur Überlagerung einer gerichteten
Bewegung.
Bei erhöhter Geschwindigkeit werden weitere
Schwebekörper von ihren Plätzen gelöst.
Deutung:
In einem Halbleiter mit p-Leitung sind einige
Gitterplätze nicht mit Elektronen besetzt. Diese
„Löcher“ werden häufig von benachbarten
Elektronen aufgefüllt, wobei wieder „Löcher“
entstehen. Beim Anlegen einer Spannung
bewegen sich die positiven „Löcher“ in Richtung
der negativen Elektrode. Bei höheren
Temperaturen entstehen weitere „Löcher“.