Regenerative Energie
Um die Leitfähigkeit von Halbleitern zu erhöhen, werden in der Regel Atome mit abweichender Wertigkeit in das Kristallgitter eingebracht. Diesen Vorgang nennt man dotieren. Dotiert wird im Falle des Siliziums mit dreiwertigen oder fünfwertigen Atomen. Beim Einsatz von dreiwertigen Atomen (p-Dotierung) ist zwar die Gesamtstruktur nicht geladen (elektrisch neutral), jedoch fehlt pro Fremdatom ein Außenelektron um die Atombindungen der Tetraeder zu vervollständigen. Diese "Löcher" erhöhen die Fähigkeit und das Bestreben des Kristalls, Elektronen zu transportieren und damit die Leitfähigkeit. Beim Einsatz von fünfwertigen Atomen (n-Dotierung) ist die Gesamtstruktur ebenfalls nicht geladen, jedoch ist für das bestehende Kristallgitter pro Fremdatom ein Außenelektron "überzählig". Dieses erhöht ebenfalls die Leitfähigkeit des Kristalls.
Fügt man einen p-dotierten und einen n-dotierten Halbleiter zusammen, so entsteht ein p-n-Übergang. Im Grenzbereich wandern "überzählige" Elektronen vom n-dotierten Halbleiter in die "Löcher" vom p-dotierten Halbleiter. Diese Elektronenwanderung wird durch das Bestreben der Atome ausgelöst, die Außenschale mit genau 8 Elektronen aufzufüllen. Außerdem findet die Elektronenwanderung statt, obwohl beide Halbleiter vorher nicht geladen waren, erzeugt also nunmehr selbst eine Ladung in den beiden Halbleitern. In der sogenannten Raumladungszone am p-n-Übergang existieren somit entsprechend der unterschiedlichen Konzentrationen Diffusionsströme und entsprechend des sich bildenden elektrischen Feldes Feldströme. Durch gegenseitige Kompensation entsteht an der Grenzfläche der Halbleiter ein "Kräftegleichgewicht" zwischen der "Anziehungskraft der Elektronenlöcher" (Diffusionsspannung) und der elektrischen Spannung (Antidiffusionsspannung).
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