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'''Nichtleiter''' sind [[Chemischer Stoff|Stoffe]], deren [[elektrische Leitfähigkeit]] mit weniger als 10−8 [[Siemens (Einheit)|S]]·cm−1 bzw. einem [[Spezifischer Widerstand|spezifischen Widerstand]] von über 108 [[Ohm|Ω]]·cm vergleichsweise gering und daher meist nicht relevant ist und unterhalb der von [[Halbleiter]]n liegt.<ref>{{Literatur|Autor=Leonhard Stiny|Titel=Aktive elektronische Bauelemente: Aufbau, Struktur, Wirkungsweise, Eigenschaften und praktischer Einsatz diskreter und integrierter Halbleiter-Bauteile|Verlag=Springer-Verlag|Datum=2016-10-14|ISBN=9783658143879|Seiten=7|Online={{Google Buch|BuchID=xJVDDQAAQBAJ|Seite=7}}|Abruf=2016-11-26}}</ref><ref>{{Literatur|Autor=Steffen Paul, Reinhold Paul|Titel=Grundlagen der Elektrotechnik und Elektronik 1: Gleichstromnetzwerke und ihre Anwendungen|Verlag=Springer-Verlag|Datum=2014-10-24|ISBN=9783642539480|Seiten=10|Online={{Google Buch|BuchID=ka4UBQAAQBAJ|Seite=10}}|Abruf=2016-11-26}}</ref><ref>{{Literatur |Autor=Volkmar Seidel |Titel=Starthilfe Elektrotechnik |Verlag=Springer-Verlag |Datum=2013 |ISBN=978-3-322-80016-9 |Seiten=13|Online={{Google Buch|BuchID=SVQmBgAAQBAJ|Seite=13}} |Abruf=2016-09-08}}</ref>

Während der Begriff in der [[Physik]] für beliebige Materialien wie auch [[Gas]]e und das [[Vakuum]] benutzt wird, meint man in der Technik meist nur [[Festkörper]].

Andere teilweise synonyme Bezeichnungen sind:
* [[Isolator (Elektrotechnik)|Isolator]]: Der Begriff Isolator meint neben der hier beschrieben [[Materialeigenschaft]] auch das nichtleitende Bauteil, das der Befestigung von elektrischen Bauteilen dient.
* [[Isolierstoff]]: Werden Nichtleiter zur Isolation [[elektrischer Leiter]] verwendet, etwa bei [[Kabel]]n, so nennt man sie Isolierstoffe.
* [[Dielektrikum]]: Bestimmen die Isolierstoffe die elektrischen Eigenschaften von [[Elektrisches Bauelement|elektrischen oder elektronischen Bauteilen]] (z. B. [[Kondensator (Elektrotechnik)|Kondensatoren]] oder [[Koaxialkabel]]), so bezeichnet man sie als Dielektrikum.

Zu den Nichtleitern gehören die meisten [[Nichtmetalle]] sowie [[Kohlenwasserstoffe]] und viele andere [[Organische Chemie|organische]] [[Chemische Verbindung|Verbindungen]].

== Unterteilung ==
[[Idealisierung (Physik)|Ideale]] Nichtleiter leiten keinen [[elektrischer Strom|elektrischen Strom]], sie haben einen unendlich hohen [[Elektrischer Widerstand|Widerstand]] und keine freien beweglichen [[Ladungsträger (Physik)|Ladungsträger]], wodurch ihre Leitfähigkeit null beträgt. Ideale Nichtleiter gibt es allerdings nicht (da auch das vollkommene Vakuum in der Natur nicht existiert)<ref>{{Internetquelle |url=https://ec.europa.eu/research/rtdinfo/special_eiroforum/01/print_article_3307_de.html |titel=Forschung, Februar 2007, CERN |werk=FTE info - Sonderausgabe EIROforum |zugriff=2016-09-25}}</ref>, nur in einigen Experimenten konnten die Eigenschaften der idealen Nichtleiter (annähernd) erreicht werden,<ref>{{Internetquelle |url=https://www.wissenschaft.de/technik-digitales/ploetzlicher-widerstand/ |titel=''Plötzlicher Widerstand.'' |werk=wissenschaft.de vom 7. April 2008|zugriff=2019-09-14}}</ref><ref>{{Literatur|Autor=Rolf Fischer, Hermann Linse|Titel=Elektrotechnik für Maschinenbauer: mit Elektronik, elektrischer Messtechnik, elektrischen Antrieben und Steuerungstechnik|Verlag=Springer-Verlag|Datum=2009-09-15|ISBN=9783834807991|Seiten=2|Online={{Google Buch|BuchID=zAtnUN5RLccC|Seite=2}}|Abruf=2016-11-18}}</ref> siehe [[Isolierstoff #Supraisolator-Effekt|Isolierstoff: Supraisolator-Effekt]] bzw. [[Superisolator]].

Reale Nichtleiter hingegen besitzen, abhängig von der Temperatur, immer eine schwache Leitfähigkeit und somit einen endlichen [[spezifischer Widerstand|spezifischen Widerstand]].<ref>{{Literatur |Autor=Max Born |Titel=Die Relativitätstheorie Einsteins und ihre physikalischen Grundlagen |Verlag=[[Books on Demand]] |Datum=2013 |ISBN=978-3-95580-142-7 |Seiten=125|Online={{Google Buch|BuchID=de_6AAAAQBAJ|Seite=125}} |Abruf=2016-09-16}}</ref> Dennoch können sie oft wie ideale Nichtleiter behandelt und ihre Leitfähigkeit vernachlässigt werden.<ref>{{Literatur |Autor=Johann Reth, Hellmut Kruschwitz, Dieter Müllenborn, Klemens Herrmann |Titel=Grundlagen der Elektrotechnik |Verlag=Springer-Verlag |Datum=2013 |ISBN=978-3-322-85081-2 |Seiten=4|Online={{Google Buch|BuchID=PYnNBgAAQBAJ|Seite=4}} |Abruf=2016-09-08}}</ref><ref>{{Literatur|Autor=Burchard Kohaupt|Titel=Praxiswissen Chemie für Techniker und Ingenieure|Verlag=Springer-Verlag|Datum=2013-04-17|ISBN=9783663077039|Seiten=169|Online={{Google Buch|BuchID=7fGRBwAAQBAJ|Seite=169}}|Abruf=2016-11-26}}</ref>

== Physikalische Eigenschaften ==
Aufgrund der Vielfältigkeit der nichtleitenden Materialien ist eine allgemeingültige Beschreibung ihrer physikalischen Eigenschaften außer der elektrischen Leitfähigkeit nicht möglich.

Nichtleiter sind Stoffe, bei denen die [[Ladungsträgerdichte|Dichte]] freier elektrischer Ladungsträger (Elektronen und/oder Ionen) sehr klein ist, d. h. die meisten Ladungsträger sind fest gebunden ([[Elektron]]en an die [[Atom]]e bzw. [[Ion]]en im [[Kristallgitter]]) und haben somit ''keine'' bedeutende [[Beweglichkeit (Physik)|Beweglichkeit]].<ref>{{Literatur |Autor=Wilhelm Heinrich Westphal |Titel=Kleines Lehrbuch der Physik: Ohne Anwendung Höherer Mathematik |Verlag=Springer-Verlag |Datum=2013 |ISBN=978-3-662-28562-6 |Seiten=111|Online={{Google Buch|BuchID=ryV9BwAAQBAJ|Seite=111}} |Abruf=2016-08-01}}</ref><ref>{{Literatur |Autor=Alfred X. Trautwein, Uwe Kreibig, Jürgen Hüttermann |Titel=Physik für Mediziner, Biologen, Pharmazeuten |Verlag=Walter de Gruyter |Datum=2014 |ISBN=978-3-11-031682-7 |Seiten=165|Online={{Google Buch|BuchID=0XHnBQAAQBAJ|Seite=165}} |Abruf=2016-11-18}}</ref> Nur sehr wenige Teilchen sind frei beweglich und bilden Ableitungsströme.

Die Anzahl der frei beweglichen Ladungsträger vergrößert sich mit steigender Temperatur ((starkes) Erhitzen) und mit steigender [[Elektrische Spannung|Spannung]] ([[Elektrische Feldstärke|Feldstärke]]). Daher können alle Nichtleiter trotz ihrer Benennung mit ausreichend viel [[Energie]], z. B. bei (sehr) hohen Temperaturen oder durch das Anlegen einer genügend hohen Spannung, zum Leiten von (höheren bzw. hohen) elektrischen Strömen gebracht werden. Dadurch verwandeln sie sich in elektrische Leiter, allerdings oft nur kurzfristig, da vor allem Festkörper dabei häufig [[Irreversibler Prozess|irreversibel]] zerstört werden,<ref>{{Literatur |Autor=Milan Vidmar |Titel=Vorlesungen über die wissenschaftlichen Grundlagen der Elektrotechnik |Verlag=Springer-Verlag |Datum=2013 |ISBN=978-3-642-52626-8 |Seiten=76|Online={{Google Buch|BuchID=cBj0BgAAQBAJ|Seite=76}} |Abruf=2016-06-13}}</ref><ref>{{Literatur |Autor=Helmut Simon, Rudolf Suhrmann |Titel=Der lichtelektrische Effekt und seine Anwendungen |Verlag=Springer-Verlag |Datum=2013 |ISBN=978-3-642-92737-9 |Seiten=186|Online={{Google Buch|BuchID=DKqoBgAAQBAJ|Seite=186}} |Abruf=2016-08-29}}</ref><ref>{{Literatur |Autor=Hansgeorg Hofmann, Jürgen Spindler |Titel=Werkstoffe in der Elektrotechnik: Grundlagen – Struktur – Eigenschaften – Prüfung – Anwendung – Technologie |Verlag=Carl Hanser Verlag |Datum=2013 |ISBN=978-3-446-43748-7 |Seiten=105|Online={{Google Buch|BuchID=LUBQAgAAQBAJ|Seite=105}} |Abruf=2016-09-16}}</ref> siehe [[Isolator (Elektrotechnik) #Überlastungsschäden|Isolator: Überlastungsschäden]].

So wird auch Diamant, abgesehen vom Anlegen einer sehr hohen Spannung, bei [[Glut (Lichtausstrahlung)|Rotglut]] zum Leiter,<ref>{{Literatur |Autor=Eugene G. Rochow |Titel=Silicium und Silicone: Über steinzeitliche Werkzeuge, antike Töpfereien, moderne Keramik, Computer, Werkstoffe für die Raumfahrt, und wie es dazu kam |Verlag=Springer-Verlag |Datum=2013 |ISBN=978-3-662-09896-7 |Seiten=38|Online={{Google Buch|BuchID=SdCyBgAAQBAJ|Seite=38}} |Abruf=2016-08-29}}</ref> ebenso wie [[Glas]], das dann jedoch [[Schmelzen|schmilzt]].<ref>{{Literatur|Autor=[[Klaus Lüders]]|Titel=Relativistische Physik - von der Elektrizität zur Optik|Verlag=Walter de Gruyter GmbH & Co KG|Datum=2015-05-19|ISBN=9783110384833|Seiten=170|Online={{Google Buch|BuchID=MHbyCQAAQBAJ|Seite=170}}|Abruf=2016-12-16}}</ref>

=== Energiebändermodell ===
[[Datei:Bandstrukturen-de.svg|hochkant=2.2|mini|[[Bandstruktur]]en von Nichtleiter (Mitte) und Halbleiter (rechts)]]
Am Beispiel eines nichtleitenden Festkörpers wie dem [[Diamant]]en lässt sich dies am besten über das [[Energiebändermodell]] darstellen.

Bei Nichtleitern ist das [[Valenzband]] voll besetzt. Da die „[[Bandlücke|verbotene Zone]]“ (Energielücke zwischen Valenz- und [[Leitungsband]]) sehr groß ist (''E''G>3 [[Elektronenvolt|eV]]), können Elektronen durch einfache thermische Anregung (bei [[Raumtemperatur]] oder unter [[Normalbedingungen]]) kaum ins Leitungsband wechseln.<ref>{{Literatur |Autor=Günther Oberdorfer |Titel=Kurzes Lehrbuch der Elektrotechnik |Verlag=Springer-Verlag |Datum=2013 |ISBN=978-3-7091-5062-7 |Seiten=75|Online={{Google Buch|BuchID=k7x9BwAAQBAJ|Seite=75}} |Abruf=2016-07-20}}</ref><ref>{{Literatur |Autor=Lutz Zülicke |Titel=Molekulare Theoretische Chemie: Eine Einführung |Verlag=Springer-Verlag |Datum=2015 |ISBN=978-3-658-00489-7 |Seiten=482|Online={{Google Buch|BuchID=CDgPCgAAQBAJ|Seite=482}} |Abruf=2016-09-16}}</ref><ref>{{Literatur|Autor=Peter W. Atkins, Julio De Paula|Titel=Physikalische Chemie|Verlag=John Wiley & Sons|Datum=2013-01-01|ISBN=9783527332472|Seiten=764|Online={{Google Buch|BuchID=k6AtBAAAQBAJ|Seite=764}}|Abruf=2016-12-16}}</ref> Ihre gering ausgeprägte Leitfähigkeit kommt daher vor allem durch Ionen zustande.<ref>{{Literatur|Autor=Karl Küpfmüller, Wolfgang Mathis, Albrecht Reibiger|Titel=Theoretische Elektrotechnik: Eine Einführung|Verlag=Springer-Verlag|Datum=2013-08-13|ISBN=9783642379406|Seiten=263|Online={{Google Buch|BuchID=r9goBAAAQBAJ|Seite=263}}|Abruf=2017-02-05}}</ref>

Auch bei stark erhöhten Temperaturen, bei denen die mittlere Energie der Elektronen theoretisch ausreichen würde, um ins Leitungsband zu wechseln, ist dies vergleichsweise selten der Fall. Eher kommt es vorher zu [[Ionisation]]sprozessen, Verunreinigungen führen zu Verlusteffekten, oder das Material wird durch die thermische Belastung zerstört.

In dieser Hinsicht unterscheiden sich Nichtleiter von Halbleitern. Auch diese besitzen eine „Verbotene Zone“, sie ist allerdings so klein, dass viele Elektronen auch bei geringen Temperaturen vom Valenzband in das Leitungsband [[Angeregter Zustand|angeregt]] werden können und somit für den Ladungstransport zur Verfügung stehen, ohne dass der Halbleiter beschädigt wird.

Der Grenzbereich zwischen Nichtleitern und Halbleitern liegt bei einer ungefähren Größe der Energielücke von drei Elektronenvolt: unterhalb Halbleiter, oberhalb Nichtleiter.<ref>{{Literatur |Autor=Wilhelm Oburger |Titel=Die Isolierstoffe der Elektrotechnik |Verlag=Springer-Verlag |Datum=2013 |ISBN=978-3-662-26196-5 |Seiten=10|Online={{Google Buch|BuchID=r2ipBgAAQBAJ|Seite=10}} |Abruf=2016-07-20}}</ref>

== Beispiele ==
[[Datei:Diamond-39513.jpg|mini|Diamant – ein Nichtleiter]]
Viele Stoffe sind Nichtleiter, einer der bekanntesten Vertreter ist reiner [[Kohlenstoff]] in der [[Polymorphie (Stoffeigenschaft)|Modifikation]] [[Diamant]]. Aber auch zahlreiche [[Kohlenstoffverbindungen]] zählen zu den Nichtleitern, beispielsweise [[Bernstein]] oder verschiedene [[Kunststoff]]e. Letztere werden u. a. für die Isolation von Kabeln oder für Gehäuse verwendet. Weitere Nichtleiter sind [[Keramik]]werkstoffe, [[Glas]] oder auch [[Silikone]].

Nichtionisierte, trockene [[Gas]]e, wie [[Argon]], [[Sauerstoff]] oder auch normale trockene Luft, sind ebenfalls Nichtleiter. Generell ist die Anwesenheit von [[Wasser]] für viele natürliche Stoffe bzw. [[Stoffgemisch]]e (z. B. [[Holz]]), die den elektrischen Strom von sich aus nicht bedeutend leiten, dafür verantwortlich, dass diese zum Leiter werden. Denn [[Destilliertes Wasser|destilliertes]] oder [[Deionisierung|deionisiertes]] Wasser gilt zwar als Isolator, da aber immer einige Wassermoleküle [[Dissoziation (Chemie)|dissoziiert]] sind, stehen [[Ion]]en zur Verfügung, die den elektrischen Strom leiten und Wasser zu einem schlechten Isolator machen. Bei normalem [[Leitungswasser]] oder Wasser in Seen kommen noch die [[Lösung (Chemie)|gelösten]] [[Salze]] (Metall- und Nichtmetallionen) usw. dazu. Diese erhöhen die Leitfähigkeit enorm und machen Wasser dadurch zu einem [[Leiter (Physik)|Leiter]].

[[Salze]] im festen Zustand sind – trotz ihres Ionenaufbaus – meist Nichtleiter. Die Bindungskräfte zwischen den Ionen sind zu groß, als dass sich genug Ionen ausreichend frei bewegen könnten. Werden Salze jedoch [[Schmelzen|geschmolzen]], so ändert sich das: die Ionen sind nun nicht mehr so fest an ihren Nachbarionen gebunden, und so können [[Salzschmelze]]n den elektrischen Strom durch [[Ionenleitung]] gut transportieren.

== Weblinks ==
{{Wiktionary}}
* [https://www.youtube.com/watch?v=55wi8r_Kv4A Versuch der Leibniz Universität Hannover zur Leitfähigkeit von Glas]

== Einzelnachweise ==
<references />

{{Normdaten|TYP=s|GND=4123451-0}}

[[Kategorie:Isolierstoff]]

Nichtleiter - Versionsgeschichte

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