Untitled - Semikron

Glass passivation
Anode (metallized)
p + -Si
n - -Si
n + -Si
wp
pn-junction Cathode (metallized)
a) b)
Guard ring
p-Si
Schottky-
Contact
Anode (metallized)
n - -Si
n + -Si
Cathode (metallized)
2 Grundlagen
Bild 2.2.3 Schematischer Aufbau einer pn-Diode (a) und einer Schottky-Diode (b);
Die Glaspassivierung und der Schutzring mit Oxidabdeckung dienen zum Schutz vor Umwelteinflüssen
und zur Stabilisierung der Sperrströme.
pn-Dioden (pin-Dioden)
Eine pn-Diode besteht aus einer stark p-dotierten p + -Schicht mit vielen frei beweglichen Löchern,
einer stark n-dotierten n + -Schicht mit vielen frei beweglichen Elektronen und dazwischen einer
nur schwach n-dotierten n--Schicht (auch als i-Schicht bezeichnet, i für intrinsisch = eigenleitend),
deren Breite w und deren Dotierung die maximale Sperrspannung bestimmen. Die in der Um-
p
gebung des pn-Überganges befindlichen Elektronen und Löcher rekombinieren miteinander und
stehen daher nicht mehr zum Stromtransport zur Verfügung. Es entsteht also eine dünne Schicht
ohne frei bewegliche Ladungsträger, die isolierend ist. Man nennt sie Raumladungszone, da in ihr
durch die unbeweglichen Ladungen der ionisierten Dotieratome eine Potentialdifferenz zwischen
p- und n-dotiertem Silizium aufgebaut wird. Das geschieht, ohne dass von außen eine Spannung
angelegt wird.
Legt man eine negative Spannung an das p-Silizium und eine positive Spannung an das n-Silizium,
so werden die freien Elektronen im n-Silizium zur Kathode gesaugt, die Löcher im p-Silizium
zur Anode. Die isolierende Raumladungszone verbreitert sich dadurch und die elektrische Feldstärke
in der Umgebung des pn-Übergangs steigt an. Die Diode ist in Sperrrichtung gepolt, es
fließt (fast) kein Strom.
Auch bei einer in Sperrrichtung gepolten Diode fließt ein kleiner Strom, der Sperrstrom. Er entsteht
dadurch, dass in der Raumladungszone durch thermische Energie oder im Ergebnis von Bestrahlung
freie Ladungsträgerpaare generiert werden, die im Feld der Raumladungszone separiert werden
und zu den Anschlüssen abfließen.
Legt man eine positive Spannung an das p-Silizium und eine negative Spannung an das n-Silizium,
so werden die freien Elektronen im n-Silizium in die Raumladungszone gedrückt, die Löcher im
p-Silizium ebenfalls. Die Raumladungszone wird durch bewegliche Ladungsträger überschwemmt
und verschwindet. Es fließt ein Strom, weitere Ladungsträger werden durch den äußeren Stromkreis
nachgeliefert. Die Diode ist in Durchlassrichtung gepolt (Bild 2.2.2).
Schottky-Dioden
Bei den Schottky-Dioden übernimmt der Metall-Halbleiterkontakt (Schottky-Kontakt) die Aufgaben
des pn-Übergangs. Der wichtigste Unterschied zwischen pn- und Schottky-Dioden ist, dass bei
den pn-Dioden sowohl Elektronen als auch Löcher zum Stromtransport beitragen (die pn-Diode ist
ein bipolares Bauelement), während bei der Schottky-Diode nur eine Ladungsträgerart den Strom
transportiert (unipolares Bauelement). Das hat vor allem großen Einfluss auf das dynamische Verhalten
(siehe auch Kap. 2.2.1.4 und 2.3.1.1).
Oxid
p-Si
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