9. Vorlesung Inhalt: Rückblick 8. Vorlesung Der Bipolartransistor Übungsaufgaben Dipl.-Phys. S. Paprotta Tel.: 762-4218, paprotta@ihw.uni-hannover.de 27.05.2003

4.2 Der pn-Übergang in Flusspolung + p n n 27.05.2003

Weiter 4.2 Injektion von Majoritäts- träger auf die gegenüber liegende Seite Veränderung des Potenzials durch die äußere Spannung In Flusspolung 27.05.2003

Weiter 4.2 pn-Übergang in Flusspolung 27.05.2003 (Bild ist aus Pierret entnommen) 27.05.2003

Weiter 4.2 Überlegungen zum Gesamtstrom in der pn-Diode 27.05.2003

Weiter 4.2 Ideale Dioden-Gl. Schockley-Gl. 27.05.2003

Weiter 4.2 Diodenströme in Abhängigkeit verschiedener HL 27.05.2003

Weiter 4.2 Kurze Diode: Der Abstand der RLZ zu den Kontakten ist viel kleiner als die Diffusionslänge. 27.05.2003

Weiter 4.2 In einer kurzen Diode findet keine Rekombination bis zwischen RLZ und Kontakt statt. l – Abstand zu den Kontakten 27.05.2003

Weiter 4.2 Gesamtstrom: idealer Diodenstrom + Rekombinationsstrom Empirische Formel: J0 und h sind dabei anzupassende Parameter. h liegt immer zwischen 1 und 2; „Idealitätsfaktor“. 27.05.2003

Weiter 4.2 Beispiele für verschiede Idealitätsfaktoren 27.05.2003

4.3 Die pn-Diode in Sperrrichtung + p n n 27.05.2003

Weiter 4.3 Banddiagramm in Sperrrichtung Kennlinie Entnommen aus Pierret 27.05.2003

Weiter 4.3 Sperrstrom: 27.05.2003

8. Vorlesung Inhalt 4.5 Die Verarmungskapazität 4.6 Die Speicher- oder Diffusionskapazität 4.7 Das Kleinsignalmodell der Diode 4.8 Der Diodendurchbruch Übungsaufgaben Bonus-Informationen 27.05.2003

4.5 Die Verarmungskapazität In der Verarmungszone stehen sich positive und negative Ladungen gegenüber (Plattenkondensator: Q=C*U) Aber: Ladung hängt nicht linear von der Spannung ab!!! Definition der Sperrschicht-Kapazität: „Kleinsignal-Kapazität“ 27.05.2003

Weiter 4.5 Reaktion der RLZ auf eine kleine Erhöhung der Spannung Größe der Verarmungs- kapazität in Abhängigkeit der äußeren Spannung 27.05.2003

Weiter 4.5 Berechnung der Verarmungskapazität Plattenkondensator-Näherung: Divergiert, wenn V gegen V0 strebt. (Niedriginjektion V kleiner als V0. Spannungsabhängige Kapazität – Varaktor) 27.05.2003

4.6 Die Diffusionskapazität überwiegt in Flussrichtung ist nur in Flussrichtung relevant 27.05.2003

Weiter 4.6 Berechnung der Diffusionskapazität: Definition Aufstellen der Ladung Ausdruck für die Ladung 27.05.2003

Weiter 4.6 Ausdruck für die Diffusionskapazität: 27.05.2003

4.7 Das Kleinsignalmodell der Diode Definition Kleinsignalwiderstand und –leitwert: Zusammenhang: Leitwert - Diffusionskapazität 27.05.2003

Weiter 4.7 Graphische Verdeutlichung von rd und gd 27.05.2003

Weiter 4.7 Was bedeutet Kleinsignal? dV < kT/q 27.05.2003

Weiter 4.7 Die beiden Kapazitäten Es fließen zwei Ströme durch die Diode: Die beiden Kapazitäten entsprechen einer komplexen Impedanz: 27.05.2003

4.8 Der Lawinendurchbruch Eine Diode sperrt nicht für beliebig hohe Spannungen!!! Ab einer gewissen Spannung kommt es zum Durchbruch: Der Durchbruch ist reversibel, solange die thermische Belastung begrenzt wird. 27.05.2003

Weiter 4.8 1. Der Lawinendurchbruch: Das elektrische Feld ist soweit vergrößert, dass die Ladungs- träger so stark beschleunigt werden, so dass durch Stöße mit den Kristallatomen Elektron-/Loch-Paare erzeugt werden können. Es kann bei genügend hoher Sperrspannung eine Kettenreaktion ausgelöst werden. 27.05.2003

Weiter 4.8 Eine Schaltung zur Spannungsstabilisierung: 27.05.2003

Weiter 4.8 2. Der Zener-Durchbruch: tritt bei hochdotierten pn-Übergängen auf Es kommt zum „Tunneln“ Durchbruch entsteht früher als beim Lawinendurchbruch. 27.05.2003

Übungsaufgaben 27.05.2003

Bonus-Informationen Der pn-Übergang als Solarzelle Bilder zur Bauelementen 27.05.2003

Solarzelle Skizze: Kennlinie 27.05.2003

Bauelemente Bipolartransistor MOS-Transistor 8-Lagen Kupfer 27.05.2003