Ladungsträger (Physik)
Ladungsträgersind elektrischgeladene Teilchen,dieelektrische Ladungalsphysikalische Größeund fundamentale Eigenschaft von Materie transportieren.
Elektrische Ladungist als Eigenschaft vonTeilchenund Körpern immer an materielle Träger gebunden.[1][2][3]
Elektrische Ladung tritt immer in einem positiven oder negativen ganzzahligen Vielfachen derElementarladungauf.[4]JedesProtonbesitzt genau die Ladung,jedesElektrondie Ladung.[2]Atome enthalten unter Normalbedingungen gleich viel positive wie negative Ladungen; sie sind damit elektrisch neutral[2]und können als ungeladen betrachtet werden.[4]
Der kleinste üblicherweise vorkommende Ladungsträger ist dasElektron;es ist vor allem in Metallen frei verfügbar. In derHalbleiterphysikäußert sich neben dem Vorhandensein eines Elektrons auch das Fehlen eines Elektrons wie ein Ladungsträger – mit ähnlichem Verhalten, aber mit positiver Ladung.[5][6]Es trägt die BezeichnungDefektelektron.Weitere elektrische Ladungsträger sindIonen;[7][8]das sind Atome oder Moleküle, die gegenüber einem elektrisch neutralen Zustand ein oder mehrere Elektronen verloren oder zusätzlich angelagert haben.
Ladungsträger können frei beweglich oder fest gebunden sein. Die Materie wird dann alselektrischer LeiteroderNichtleiterbezeichnet[1]mit einem weiten Übergangsbereich anelektrischer Leitfähigkeit.Ruhende Ladungsträger erzeugen einelektrisches Feld;in eine gemeinsame Richtung bewegte Ladungsträger werden alselektrischer Strombezeichnet.[9][10]
Frei bewegliche Elektronen kommen vor allem in Metallen vor, können aber auch beispielsweise im Vakuum auftreten. Entsprechende Ionen kommen alsElektrolytin wässrigen Lösungen undSalzschmelzenvor, selten auch in Festkörpern (z. B. in derNernstlampe), ferner in Gasen und inPlasmen.Freie Elektronen und Ionen werden inTeilchenbeschleunigernverwendet.[11]Mit dem Transport von Ionen in Materie ist eine chemische Veränderung der Materie verbunden, mit dem Transport von Elektronen und Defektelektronen hingegen nicht.
Quarkstragen ebenfalls elektrische Ladung, werden aber als freie Teilchen nicht beobachtet.[12]
Siehe auch
[Bearbeiten|Quelltext bearbeiten]Einzelnachweise
[Bearbeiten|Quelltext bearbeiten]- ↑abHorst Bannwarth, Bruno P. Kremer, Andreas Schulz:Basiswissen Physik, Chemie und Biochemie.2. Aufl., Springer, 2011, S. 85 f
- ↑abcAdalbert Prechtl:Vorlesungen über die Grundlagen der Elektrotechnik: Band 1.Springer, 1994, S. 52 f
- ↑Leonhard Stiny:Grundwissen Elektrotechnik und Elektronik: Eine leicht verständliche Einführung.7. Aufl., Springer Vieweg, 2018, S. 9
- ↑abKarl-Heinz Löcherer, Hans Müller, Thomas Harriehausen, Dieter Schwarzenau:Moeller Grundlagen der Elektrotechnik.22. Aufl., Vieweg + Teubner, 2011, S. 149
- ↑Leonhard Stiny:Grundwissen Elektrotechnik und Elektronik: Eine leicht verständliche Einführung.7. Aufl., Springer Vieweg, 2018, S. 18
- ↑Wolfgang W. Gärtner:Einführung in die Physik des Transistors.Springer, 1963, S. 22
- ↑Wolfgang Böge, Wilfried Plaßmann (Hrsg.):Vieweg Handbuch Elektrotechnik: Grundlagen und Anwendungen für Elektrotechniker.3. Aufl., Vieweg, 2004, S. 253
- ↑Hartmut Worch, Wolfgang Pompe, Werner Schatt (Hrsg.):Werkstoffwissenschaft.10. Aufl., Wiley-VCH, 2011, S. 469
- ↑Reinhard Scholz:Grundlagen der Elektrotechnik: Eine Einführung in die Gleich- und Wechselstromtechnik.Hanser, 2018, S. 13
- ↑J. Reth:Grundlagen der Elektrotechnik.4. Aufl., Springer, 1959, S. 13
- ↑Herbert Kindler, Klaus-Dieter Haim:Grundzusammenhänge der Elektrotechnik: Ladungen – Felder – Netzwerke.Vieweg, 2006, S. 68
- ↑Hans Paetz gen. Schieck:Atome, Kerne, Quarks – Alles begann mit Rutherford: Wie Teilchen-Streuexperimente uns die subatomare Welt erklären.Springer, 2019, S. 39