Halbleiter Die „np Junction“

Inhalt Aufbau der „np junction“ Strom und Feldstärken an der „np junction“ Polung und Leitfähigkeit

n und p leitende Halbleiter n leitend p leitend Beide Materialien sind elektrisch neutral und leitfähig, die beweglichen Ladungsträger sind im n-Leiter: Elektronen p-Leiter: Defektelektronen, „Löcher“

Berührungskontakt zwischen n und p leitenden Halbleitern n leitend p leitend Die Anzahl der beweglichen Ladungsträger in der Umgebung der Berührungsfläche, genannt „np junction“ , bestimmen die elektrischen Eigenschaften des zusammengesetzten Materials

Aufbau der Feldstärke an der np Junction n leitend p leitend Diffusion der Elektronen bzw. Löcher über die Kontaktfläche Die dabei entstehende elektrische Feldstärke hält die Ladungen zurück und beendet diesen Strom Durch Rekombination entsteht an der np junction eine etwa 0,1μm breite isolierende Schicht ohne bewegliche Ladungsträger

Polung in Flussrichtung: Positive Spannung am p Halbleiter Das angelegte elektrische Feld wirkt nur auf die beweglichen Ladungsträger des n- bzw. p-Bereichs n leitend p leitend + ─ Das angelegte Feld ist dem Feld an der junction entgegengesetzt, im n-Bereich werden Elektronen zur junction getrieben, im p-Bereich Defektelektronen Die isolierende Schicht ohne Ladungsträger wird dünner, ihr Widerstand nimmt ab

Stromfluss bei positiver Spannung am p leitenden Halbleiter Das angelegte elektrische Feld wirkt nur auf die beweglichen Ladungsträger des n- bzw. p-Bereichs n leitend p leitend + ─ Elektronen bzw. Löcher werden durch die angelegte Spannung über den schmalen, Ladungsträger freien Bereich der Kontaktfläche getrieben Bei dieser Polung fließt Strom: Betrieb des Bauelements in „Flussrichtung“ Die dünne isolierende Schicht der np junction ist- im Vergleich zur letzten Folie- zu breit dargestellt

Polung in Sperr-Richtung: Negative Spannung am p Halbleiter Das angelegte elektrische Feld wirkt nur auf die beweglichen Ladungsträger des n- bzw. p-Bereichs n leitend p leitend ─ + Das angelegte Feld verstärkt das Feld an der junction, auf beiden Seiten werden Ladungsträger von der junction abgezogen Die Ladungsträger-freie, isolierende Schicht wird breiter, ihr Widerstand nimmt zu Polung in Sperr-Richtung

─ + Die „Diode“ Bauelemente dieser Art bezeichnet man als „Dioden“ Grundlegendes Bauelement der Halbleiterelktronik Bauelemente dieser Art bezeichnet man als „Dioden“ Zeichen in Schaltbildern: ─ + Vorzeichen für Polung in Flussrichtung Anode Kathode Strom- Spannungskennlinie „nichtlinear“ bzw. nicht „Ohmsch“

Zusammenfassung Bei Berührung des n- und p leitenden Bereichs beginnt an der np junction Diffusion der Ladungsträger über die Berührungsfläche Durch Rekombination entsteht ein isolierender Bereich um die np junction, die Dicke der isolierenden Schicht ist durch die angelegte Spannung steuerbar Polung in Flussrichtung: Anschluss einer positiven Spannung am p-Halbleiter Polung in Sperr-Richtung: Anschluss einer negativen Spannung am p-Halbleiter

Stromfluss bei positiver Spannung am p leitenden Halbleiter n leitend p leitend + ─

Aggregatzustand, Ladungsträger und Leitfähigkeit Gas Flüssig Fest Elektronen Ionen Isolator Spontaner Durchbuch, z. B. Blitz Elektro-lytische Leitung Metall Halbleiter Nicht Ohmscher Stromfluss In Grenzen: Nur nach Aktivierung: Ohmsche Leitung, U=R.I