Der Halb­lei­ter

Die Schüler/-innen können die Halbleiter zu den Heißleitern zuordnen. Sie wissen, dass Heißleiter bei hohen Temperaturen den elektrischen Strom besser leiten als bei niedrigen Temperaturen. In einem Versuch mit einem NTC-Widerstand können sie nachvollziehen, dass durch diese Eigenschaft Einschaltvorgänge verzögert werden können. Von den Heißleitern können sie die Kaltleiter unterscheiden, die bei niedrigen Temperaturen eine bessere Leitfähigkeit besitzen. Aus der experimentellen Untersuchung der temperaturabhängigen Entwicklung des ohmschen Widerstands eines Halbleiters können sie einen exponentiellen Zusammenhang graphisch ermitteln. Sie verstehen, dass man die Leitfähigkeit von Halbleitern bei tiefen Temperaturen durch eine Dotierung deutlich erhöhen kann. Die n-Dotierung können sie von der p-Dotierung unterscheiden und beide Dotierungen auf atomarer Ebene erklären.

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    41:09 min
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    3 Aufgabenblöcke
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    4 Arbeitsblätter
1. Aktivierung von Vorwissen
‌Video - 03:16 min
Vergleich der zeitlichen Entwicklung der Stromstärke bei einer Reihenschaltung mit einem gewöhnlichen Widerstand und einem NTC-Widerstand
Wiederholung: Ohmsches Gesetz
2. Einführung
‌Video - 04:26 min
Wärmewirkung des elektrischen Stroms am Beispiel einer Glühwendel und von Heizstäben eines Toasters
Modellvorstellungen von Kaltleitern (PTC-Widerstände) und Heißleitern (NTC-Widerstände)
3. Verständnis­sicherung
‌Aufgaben - 05:00 min
Aufgaben rund um den ohmschen Widerstand
4. Erarbeitung
‌Video - 05:01 min
Erhitzung eines Halbleiterwiderstands mit einem Rohrofen
Messung der Stromstärke und Berechnung des ohmschen Widerstands in Abhängigkeit von der Temperatur
Auswertung und Modellierung der temperaturabhängigen Widerstandsentwicklung mit einer abfallenden Exponentialkurve
5. Üben und Anwenden
‌Aufgaben - 05:00 min
Aufgaben rund um Halbleiterwiderstände
6. Vertiefung
‌Video - 07:50 min
Erhöhung der elektrischen Leitfähigkeit von Halbleitern bei tiefen Temperaturen
Modellvorstellungen der n- und p-Dotierung von Halbleitern
7. Ergebnis­sicherung
‌Video - 02:34 min
Unterscheidung zwischen Heißleiter (NTC-Widerstand) und Kaltleiter (PTC-Widerstand)
Temperaturabhängige Entwicklung (exponentieller Abfall) des ohmschen Widerstands eines Heißleiters am Beispiel eines Halbleiterwiderstands
n- und p-Dotierung eines Halbleiters
8. Abschlusstest
‌Abschlusstest - 08:00 min
Anwendungs- und Transferaufgaben

Schülermaterial (2)

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    Abschlusstest (PDF)
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    Arbeitsblatt (PDF)

Lehrermaterial mit Lösungen (2)

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    Abschlusstest (PDF)
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    Arbeitsblatt (PDF)

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