Groß geworden als Werbeagantur für Industriekunden sind wir seit Jahren in der Welt der Elektronikkomponenten Zuhause. Sensoren, Microcontroller, Security Komponenten & Co haben in den letzten Jahren immer mehr an Bedeutung gewonnen, denn sie sind die Kern-Komponenten aller elektronischer Geräte und es herrscht eine Halbleiterknappheit. Sie steuern alles – von der Zahnbürste bis zum Auto –, wandeln Sonnenergie in Strom, sind die Basis künstlicher Intelligenz, und sorgen für Energieeffizienz, Komfort und Sicherheit in nahezu allen Bereichen unseres Alltags. Doch was genau sind Halbleiter eigentlich?
Halbleiter sind das Basismaterial der Chips
Häufig werden mit dem Begriff Halbleiter Elektronikchips oder ICs bezeichnet. Doch das ist so nicht ganz richtig – denn eigentlich sind Halbleiter das Material, aus dem Chips aufgebaut werden. Die Besonderheit dieses Materials – zum Beispiel Silizium – ist, dass es in punkto elektrischer Leitfähigkeit ein „Zwitterwesen“ ist: Im Ausgangszustand sind in ihm keine freien Elektronen vorhanden – es weist dann Eigenschaften wie Nichtleiter oder Isolatoren auf. Wird es jedoch bestimmten äußeren Einflüssen wie Temperatur oder Licht ausgesetzt, werden Elektronen von den Atomen gelöst, wodurch Strom fließen kann. Der Halbleiter nimmt die Eigenschaften eines Leiters an. Das ist die Basis für Bauteile, mit denen sich Ströme steuern lassen. Sie lassen sich wiederum zu komplexen Schaltkreisen (z.B. Transistoren) zusammenschalten, um Befehle zu verarbeiten und Daten zu speichern.
Kleine Komponenten mit großer Wirkung
Die Strukturen, die dabei gebildet werden, sind winzig: Modernste Fertigungstechnologien schaffen 2 Nanometer! Zum Vergleich: Ein menschliches Haar ist etwa 70.000 Nanometer dick. So können 50 Milliarden Transistoren auf einem Chip von der Größe eines Fingernagels untergebracht werden.
Funktionsprinzip von Halbleitern
Dabei können sie die unterschiedlichsten Aufgaben erfüllen: Als Prozessoren übernehmen sie die zentralen Rechen- und Steueraufgaben in Computern. Andere Chips speichern Daten oder wandeln analoge Signale (wie Schall) in elektrische Signale um, sorgen für die Umformung elektrischer Energie oder messen mikroskopisch kleine Bewegungen.
